(57)【要約】  本発明のＴＩＧ溶接方法は、第１のスタート期間中に短絡が発生した場合に、第１のスタート期間を延長してアーク再生するまで待ち、アーク再生後にスタート波形の出力を継続することで、ＴＩＧ電極の不要な消耗や損傷を発生させることなく、また、溶接欠陥の発生を防ぐことができる。
2012032710.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＴＩＧ電極と溶接対象物との間にアークを発生させて溶接を行うＴＩＧ溶接方法であって、
溶接開始から予め設定された所定の溶接電流波形となるように電流を通電する期間である第１のスタート期間を有し、
溶接開始から前記ＴＩＧ電極と前記溶接対象物との接触の検出を行い、
前記第１のスタート期間の終了時に前記ＴＩＧ電極と前記溶接対象物との接触を検出している場合には、前記ＴＩＧ電極と前記溶接対象物との接触が開放するまで前記第１のスタート期間の終了時の電流を維持する第１のスタート延長期間へ移行するＴＩＧ溶接方法。
【請求項２】
ＴＩＧ電極と溶接対象物との間にアークを発生させて溶接を行うＴＩＧ溶接方法であって、
溶接開始から予め設定された所定の溶接電流波形となるように電流を通電する期間である第１のスタート期間を有し、
溶接開始から前記ＴＩＧ電極と前記溶接対象物との接触の検出を行い、
前記第１のスタート期間中に前記ＴＩＧ電極と前記溶接対象物との接触を検出した場合には、前記第１のスタート期間を終了し、前記ＴＩＧ電極と前記溶接対象物との接触が開放するまで前記第１のスタート期間を終了した時の電流を維持する第１のスタート延長期間へ移行するＴＩＧ溶接方法。
【請求項３】
正極性期間と逆極性期間とを交互に繰り返して溶接を行う交流のＴＩＧ溶接方法であって、一方の極性期間である第１のスタート期間の後に前記第１のスタート期間とは極性が異なる他方の極性期間である第２のスタート期間を有し、
溶接開始から前記ＴＩＧ電極と前記溶接対象物との接触の検出を行い、
前記第１のスタート延長期間へ移行した場合には、前記第１のスタート延長期間の終了後に一方の極性期間である前記第１のスタート延長期間から前記他方の極性期間である前記第２のスタート期間へ切り替える請求項１または２のいずれか１項に記載のＴＩＧ溶接方法。
【請求項４】
正極性期間と逆極性期間とを交互に繰り返して溶接を行う交流のＴＩＧ溶接方法であって、一方の極性期間である第１のスタート期間の後に前記第１のスタート期間とは極性が異なる他方の極性期間である第２のスタート期間を有し、
溶接開始から前記ＴＩＧ電極と前記溶接対象物との接触の検出を行い、
前記第１のスタート延長期間へ移行した場合は、前記第１のスタート延長期間の終了後に所定の溶接電流波形となるように電流を通電する所定の期間であり、前記第１のスタート延長期間と同じ極性である第３のスタート期間へ移行し、
前記第３のスタート期間の終了後に一方の極性期間である前記第３のスタート期間から前記他方の極性期間である前記第２のスタート期間へ切り替える請求項１または２のいずれか１項に記載のＴＩＧ溶接方法。
【請求項５】
前記第１のスタート期間および前記第１のスタート延長期間において、前記ＴＩＧ電極と前記溶接対象物との接触を検出してから前記ＴＩＧ電極と前記溶接対象物との接触の開放を検出するまでの間、前記ＴＩＧ電極と前記溶接対象物との接触を検出した時点の電流とは異なる予め設定された所定の第１の短絡電流波形に溶接電流を制御する請求項４に記載のＴＩＧ溶接方法。
【請求項６】
直流のＴＩＧ溶接方法であって、溶接開始から前記ＴＩＧ電極と前記溶接対象物との接触の検出を行い、第１のスタート延長期間へ移行した場合には、前記第１のスタート延長期間の終了後に、前記第１のスタート延長期間の終了時の溶接電流から予め設定される定常溶接時の溶接電流である定常溶接電流となるように溶接電流を制御する請求項１または２のいずれか１項に記載のＴＩＧ溶接方法。
【請求項７】
直流のＴＩＧ溶接方法であって、溶接開始から前記ＴＩＧ電極と前記溶接対象物との接触の検出を行い、
第１のスタート延長期間へ移行した場合は、前記第１のスタート延長期間の終了後に予め設定された所定の溶接電流波形となるように電流を通電する所定の期間である第４のスタート期間へ移行し、
前記第４のスタート期間の終了後に、前記第４のスタート期間の終了時の溶接電流から予め設定される定常溶接時の溶接電流である定常溶接電流となるように溶接電流を制御する請求項１または２のいずれか１項に記載のＴＩＧ溶接方法。
【請求項８】
前記第１のスタート期間および前記第１のスタート延長期間において、前記ＴＩＧ電極と前記溶接対象物との接触を検出してから、前記ＴＩＧ電極と前記溶接対象物との接触の開放を検出するまでの間、
前記ＴＩＧ電極と前記溶接対象物との接触を検出した時点の電流とは異なる予め設定された所定の第２の短絡電流波形に溶接電流を制御する請求項６に記載のＴＩＧ溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＴＩＧ電極と溶接対象物との間にアークを発生させて溶接を行うＴＩＧ溶接方法に関し、特に、ＴＩＧ溶接のアークスタート方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＴＩＧ溶接のアークスタート方法は、一般的に、ＴＩＧ電極と溶接対象物との間に高周波の高電圧を重畳印加して絶縁破壊させることでアークを発生させ、所定のスタート電流を通電した後に定常電流を出力する方法が用いられている（例えば、特許文献１参照）。【０００３】
ところで、所定のスタート電流の出力中にＴＩＧ電極と溶接対象物との接触である短絡が発生した場合、従来から慣用されているＴＩＧ溶接方法では、短絡したまま所定のスタート電流の通電が完了し、短絡したままスタート電流よりも大きい定常電流を通電してしまうこととなる。【０００４】
このとき、特に定常電流が大きい場合（例えば、５００Ａ）、ＴＩＧ電極に大きな短絡電流が通電され、ＴＩＧ電極の不要な消耗や損傷が発生するといった問題があった。【０００５】
図１２と図１３を用いて、従来から慣用されているＴＩＧ溶接装置の動作について説明する。なお、図１２は、従来のＴＩＧ溶接装置の概略構成を示す図であり、図１３は、従来の交流ＴＩＧ溶接装置における溶接電流波形等の時間変化を示す図である。【０００６】
図１２のように構成されたＴＩＧ溶接装置について、図１３を用いてその動作を説明する。【０００７】
図１２において、ＴＩＧ溶接装置１０１は、溶接出力を行う溶接出力部１０２と、溶接電流を検出する電流検出部１０４と、溶接条件等を設定するための第１の設定部１０７ａと、を備えている。そして、ＴＩＧ溶接装置１０１は、ＴＩＧ電極である電極１０９と溶接対象物である母材１１２との間に高電圧を印加するための高電圧発生部１０８と、溶接出力部１０２を制御する溶接制御部１１５を備えている。そして、ＴＩＧ溶接装置１０１には電極１０９を備えた溶接トーチ１１０が接続されており、電極１０９と母材１１２との間に溶接出力を供給することでアーク１１１が発生し、このアーク１１１により溶接を行う。【０００８】
溶接電流波形等を示す図１３において、Ｔ１は第１のスタート期間であり、Ｔ２は第２のスタート期間である。そして、ＩＰ１は第１のスタート電流であり、ＩＰ２は第２のスタート電流であり、Ｉ１は定常電流である。また、Ｅ１は起動オンした時点であり、Ｅ２は電流を検出した時点であり、Ｅ３は短絡が発生した時点であり、Ｅ４は時点Ｅ２から第１のスタート期間Ｔ１が経過した時点であり、Ｅ５はアークが再生した時点である。【０００９】
図１２において、ＴＩＧ溶接装置１０１の溶接出力部１０２は、外部から給電される商用電源（例えば、３相２００Ｖ等）を入力とし、溶接制御部１１５から制御信号に基づいて溶接出力部１０２を構成する図示しない１次インバータの動作及び２次インバータの動作を行う。溶接出力部１０２は、１次インバータの動作及び２次インバータの動作により、この正極性と逆極性とを適正に切り替えて溶接に適した溶接電圧や溶接電流を出力する。【００１０】
ＣＰＵ等で構成される、第１の設定部１０７ａは、定常電流Ｉ１（例えば、５００Ａ）、第１のスタート期間Ｔ１（例えば、４０ｍｓｅｃ）、第２のスタート期間Ｔ２（例えば、２０ｍｓｅｃ）、第１のスタート電流ＩＰ１（例えば、−１００Ａ）、第２のスタート電流ＩＰ２（例えば、１００Ａ）を、例えば作業者が入力したパラメータに連動して設定するものであり、設定された値を溶接制御部１１５へ出力する。【００１１】
ＣＴ（Ｃｕｒｒｅｎｔ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）等で構成される電流検出部１０４は、溶接電流を検出し、電流検出信号として溶接制御部１１５へ出力する。【００１２】
ＣＰＵ等で構成される溶接制御部１１５は、第１の設定部１０７ａが設定する各設定値と、電流検出部１０４が検出する電流検出信号を受ける。そして、溶接制御部１１５は、高電圧発生装置１０８の動作を指令するＨＦ（Ｈｉｇｈ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号を高電圧発生装置１０８に出力し、溶接出力を指令する出力指令信号と溶接出力の極性を指令するＥＮ（Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  Ｎｅｇａｔｉｖｅ）信号とを溶接出力部１０２に出力する。【００１３】
また、溶接制御部１１５は、第１のスタート期間Ｔ１の間は第１のスタート電流ＩＰ１を出力するように、第２のスタート期間Ｔ２の間は第２のスタート電流ＩＰ２を出力するように、スタート期間が完了した後は定常電流Ｉ１を出力するように、溶接出力部１０２に出力指令信号を出力する。そして、溶接出力部１０２は、溶接制御部１１５からの出力指令信号に基づいて溶接電流を制御する。【００１４】
また、溶接制御部１１５は、第１のスタート期間Ｔ１の終了時に、第２のスタート期間Ｔ２へ移行させるための信号であるＥＮ信号をオン（正極性指令）する。【００１５】
溶接出力部１０２は、溶接制御部１１５からのＥＮ信号に基づき、２次インバータの動作により正極性期間中（ＥＮ信号はオン）は正極性期間として動作し、電極１０９から母材１１２へ電子が移動する方向に出力極性を切り替える。なお、逆極性期間中（ＥＮ信号はオフ）は、逆極性期間として動作し、母材１１２から電極１０９へ電子が移動する方向に出力極性を切り替える。【００１６】
高電圧発生装置１０８は、溶接制御部１１５からの指令信号であるＨＦ信号に基づき、ＨＦ信号がオンの場合はＴＩＧ溶接装置１０１の出力端子間へ高電圧を印加（例えば、交流１５ｋＶを印加）し、ＨＦ信号がオフの場合はＴＩＧ溶接装置１０１の出力端子間への高電圧の印加を停止する。【００１７】
溶接出力部１０２が出力する溶接電流や溶接電圧は、接続されている溶接トーチ１１０に給電され、電極１０９の先端と母材１１２との間でアーク１１１が発生し、このアーク１１１によりアーク溶接を行う。【００１８】
次に、図１３を用いて、従来の交流ＴＩＧ溶接装置における溶接電流波形の時間変化について説明する。【００１９】
図１３に示す起動オンした時点Ｅ１において、ＥＮ信号をオフして出力極性を逆極性側に設定し、１次インバータが駆動して無負荷出力を発生させる。また、ＨＦ信号をオンとすることで高電圧発生装置１０８が高電圧を出力し、出力された高電圧が電極１０９と母材１１２との間に印加される。【００２０】
図１３に示す電流を検出した時点Ｅ２において、高電圧発生装置１０８が印加する高電圧により電極１０９と母材１１２との間の絶縁が破壊され、アーク１１１が発生して溶接電流が通電する。【００２１】
そして、溶接電流の通電を検出したら電流を検出したと判定してＨＦ信号をオフし、高電圧発生装置１０８の高電圧の印加を停止し、第１のスタート期間Ｔ１へ移行して第１のスタート電流ＩＰ１（例えば、−１００Ａ）を出力する。【００２２】
図１３に示す時点Ｅ２から第１のスタート期間Ｔ１が経過した時点Ｅ４において、第１のスタート期間Ｔ１が完了する。そして、時点Ｅ４において、ＥＮ信号をオンして極性を正極性出力側に反転し、第２のスタート期間Ｔ２へ移行して第２のスタート電流ＩＰ２を出力する。そして、第２のスタート期間Ｔ２の終了後、定常電流Ｉ１を出力する。【００２３】
なお、図１３に示す第１のスタート期間Ｔ１中の時点Ｅ３において電極１０９と母材１１２とが接触する短絡が発生したとすると、短絡が発生した時点Ｅ３以降は短絡電流が通電される。【００２４】
そして、図１３に示す定常溶接中の時点Ｅ５において電極１０９と母材１１２の接触が開放してアーク１１１が再生したとすると、アーク再生したＥ５以降はアーク電流が通電される。すなわち、時点Ｅ３から時点Ｅ５までは短絡電流が通電され続ける。なお、アーク再生とは、アーク状態から電極１０９と母材１１２とが接触してアーク１１１が消滅し、その後に電極１０９と母材１１２との接触が開放して再度アークが発生した状態を意味する。【００２５】
以上のように、従来技術では、第１のスタート期間Ｔ１中に短絡が発生した場合、短絡した状態のまま第２のスタート期間Ｔ２に移行し、さらに定常電流Ｉ１に移行するが、アーク再生するまで短絡電流を通電し続けることとなる。【００２６】
特に、定常電流Ｉ１が大きい場合（例えば、５００Ａ）、短絡電流の通電により電極１０９が不要に消耗したり破損したりする。【００２７】
あるいは、電極１０９が溶融してアーク再生時に吹き飛ばされ、溶融した電極１０９が母材１１２へ溶け込むことで溶接欠陥の原因となる場合もある。【００２８】
また、アーク爆発の際に爆発箇所の周辺の酸素や水蒸気をシールドガスに巻き込み、ブローホールの原因となる場合もある。【００２９】
上述のように、従来のＴＩＧ溶接方法では、第１のスタート期間中に短絡が発生した場合、短絡したまま定常溶接に至り短絡電流を流し続けるので、ＴＩＧ電極である電極１０９の不要な消耗や損傷が発生し、また、溶接欠陥が発生する場合があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３０】
【特許文献１】特開平４−８１２７５号公報
【発明の概要】
【００３１】
本発明のＴＩＧ溶接方法は、第１のスタート期間中に短絡が発生した場合に、第１のスタート期間を延長してアーク再生するまで電流の増加を待ち、アーク再生後に電流の増加を行うようにする。これにより、電極の不要な消耗や損傷を発生させることなく、また、溶接欠陥の発生を防ぐことができるＴＩＧ溶接方法を提供する。
【００３２】
本発明のＴＩＧ溶接方法は、ＴＩＧ電極と溶接対象物との間にアークを発生させて溶接を行うＴＩＧ溶接方法であって、溶接開始から予め設定された所定の溶接電流波形となるように電流を通電する期間である第１のスタート期間を有し、溶接開始から上記ＴＩＧ電極と上記溶接対象物との接触の検出を行い、上記第１のスタート期間の終了時に上記ＴＩＧ電極と上記溶接対象物との接触を検出している場合には、上記ＴＩＧ電極と上記溶接対象物との接触が開放するまで上記第１のスタート期間の終了時の電流を維持する第１のスタート延長期間へ移行する方法である。
【００３３】
この方法により、電極の不要な消耗や損傷を発生させることなく、また、溶接欠陥の発生を防ぐことができる。
【００３４】
また、本発明のＴＩＧ溶接方法は、ＴＩＧ電極と溶接対象物との間にアークを発生させて溶接を行うＴＩＧ溶接方法であって、溶接開始から予め設定された所定の溶接電流波形となるように電流を通電する期間である第１のスタート期間を有し、溶接開始からＴＩＧ電極と溶接対象物との接触の検出を行い、第１のスタート期間中にＴＩＧ電極と溶接対象物との接触を検出した場合には、第１のスタート期間を終了し、ＴＩＧ電極と溶接対象物との接触が開放するまで第１のスタート期間を終了した時の電流を維持する第１のスタート延長期間へ移行する方法である。
【００３５】
この方法により、電極の不要な消耗や損傷を発生させることなく、また、溶接欠陥の発生を防ぐことができる。
【００３６】
以上のように本発明によれば、第１のスタート期間中に短絡が発生した場合に、第１のスタート期間を延長してアーク再生するまで電流の増加を待ち、アーク再生後に電流の増加を行うようにする。これにより、電極の不要な消耗や損傷を発生させることなく、また、溶接欠陥の発生を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１におけるＴＩＧ溶接装置の概略構成を示す図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態１における溶接電流波形等の時間変化を示す図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態１における溶接電流波形等の時間変化を示す図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態１における溶接電流波形等の時間変化を示す図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態２におけるＴＩＧ溶接装置の概略構成を示す図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態２における溶接電流波形等の時間変化を示す図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態３におけるＴＩＧ溶接装置の概略構成を示す図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態３における溶接電流波形等の時間変化を示す図である。
【図９】図９は、本発明の実施の形態３における溶接電流波形等の時間変化を示す図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態４におけるＴＩＧ溶接装置の概略構成を示す図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施の形態４における溶接電流波形等の時間変化を示す図である。
【図１２】図１２は、従来のＴＩＧ溶接装置の概略構成を示す図である。
【図１３】図１３は、従来の交流ＴＩＧ溶接装置における溶接電流波形等の時間変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。以下の図面においては、同じ構成要素については同じ符号を付しているので説明を省略する場合がある。
【００３９】
（実施の形態１）
図１から図４を用いて本実施の形態１について説明する。なお、図１のように構成されたＴＩＧ溶接装置について、図２から図４の電流波形等の時間変化を用いてその動作を説明する。
【００４０】
図１は本実施の形態１におけるＴＩＧ溶接装置の概略構成を示す図であり、図２は本実施の形態１における溶接電流波形等の時間変化を示す図である。図３は本実施の形態１における溶接電流波形等の時間変化の別の例を示す図であり、図４は本実施の形態における溶接電流波形等の時間変化のさらに別の例を示す図である。
【００４１】
以下では、逆極性期間と正極性期間とを繰り返して溶接を行う交流ＴＩＧ溶接装置を例として説明する。
【００４２】
図１において、ＴＩＧ溶接装置１は、溶接出力部２と、溶接制御部３と、電流検出部４と、電圧検出部５と、ＡＳ（Ａｒｃ  ｏｒ  Ｓｈｏｒｔ）判定部６と、第１の設定部７ａと、高電圧発生部８と、第３の設定部１３ａと、を備えている。ここで、溶接出力部２は、溶接出力を出力する。溶接制御部３は、溶接出力部２を制御する。電流検出部４は、溶接電流を検出する。電圧検出部５は、溶接電圧を検出する。ＡＳ判定部６は、電圧検出部５の検出結果に基づいて、ＴＩＧ電極である電極９と溶接対象物である母材１２とが接触しているか否かを検出する。第１の設定部７ａは、溶接条件等を設定する。高電圧発生部８は、電極９と母材１２との間に高電圧を印加する。第３の設定部１３ａは、溶接条件等を設定する。なお、ＴＩＧ溶接装置１には電極９を備えた溶接トーチ１０が接続されており、電極９と母材１２との間に溶接出力を供給することにより、電極９と母材１２との間にアーク１１を発生させて溶接を行う。
【００４３】
図２から図４は、電流波形等の時間変化を示す。図２から図４において、Ｔ１は第１のスタート期間であり、Ｔ２は第２のスタート期間であり、Ｔ３は第３のスタート期間であり、Ｔ１ＥＸＴは第１のスタート延長期間である。Ｔ１ＴＥＲＭは、短絡発生により終了した場合の第１のスタート期間である。また、ＩＰ１は第１のスタート電流であり、ＩＰ２は第２のスタート電流であり、ＩＰ３は第３のスタート電流であり、Ｉ１は定常電流である。Ｅ１は起動オンした時点であり、Ｅ２は電流を検出した時点であり、Ｅ３は短絡が発生した時点である。Ｅ４は時点Ｅ２から第１のスタート期間Ｔ１が経過した時点であり、Ｅ５はアークが再生した時点であり、Ｅ６は時点Ｅ５から第３のスタート期間Ｔ３が経過した時点である。
【００４４】
図１において、ＴＩＧ溶接装置１の溶接出力部２は、外部から給電される商用電源（例えば、３相２００Ｖ等）を入力とし、溶接制御部３からの制御信号に基づいて、溶接出力部２を構成する図示しない１次インバータの動作及び２次インバータ（図示せず）の動作を行う。そして、溶接出力部２は、１次インバータの動作及び２次インバータの動作により正極性と逆極性とを適正に切り替えて、溶接に適した溶接電圧や溶接電流を出力する。
【００４５】
なお、溶接出力部２を構成する１次インバータは、通常、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）動作やフェーズシフト動作にて駆動される図示しないＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）や、図示しないＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）や、図示しない１次整流ダイオードや、平滑用電解コンデンサや、電力変換用変圧器等で構成される。
【００４６】
また、溶接出力部２を構成する図示しない２次インバータは、通常、ＩＧＢＴを用いてハーフブリッジやフルブリッジで構成され、出力極性を切り替える。
【００４７】
ここで、正極性とは、アークプラズマ中の電子の移動方向が電極９から母材１２へ向かう方向であり、電極９がマイナスであって母材がプラスの場合をいう。
【００４８】
また、逆極性とは、アークプラズマ中の電子の移動方向が母材１２から電極９へ向かう方向であり、電極９がプラスであって母材１２がマイナスの場合をいう。
【００４９】
ＣＰＵ等で構成される第１の設定部７ａは、定常電流Ｉ１（例えば、５００Ａ）や、第１のスタート期間Ｔ１（例えば４０ｍｓｅｃ）や、第２のスタート期間Ｔ２（例えば、２０ｍｓｅｃ）や、第１のスタート電流ＩＰ１（例えば、−１００Ａ）や、第２のスタート電流ＩＰ２（例えば１００Ａ）を、例えば作業者が入力したパラメータ等に基づいて設定するものであり、設定された値を溶接制御部３へ出力する。
【００５０】
ＣＰＵ等で構成される第３の設定部１３ａは、第３のスタート期間Ｔ３（例えば、３０ｍｓｅｃ）や第３のスタート電流ＩＰ３（例えば、−８０Ａ）を、例えば作業者が入力したパラメータ等に基づいて設定するものであり、設定された値を溶接制御部３へ出力する。
【００５１】
電圧測定器等で構成されＴＩＧ溶接装置１の出力端子間の電圧を測定する電圧検出部５は、溶接電圧を検出し、電圧検出信号としてＡＳ判定部６へ出力する。
【００５２】
ＣＰＵ等で構成されるＡＳ判定部６は、電圧検出部５からの電圧検出信号を入力とする。電圧検出信号の絶対値がアーク判定中に予め設定される検出レベル（例えば、１０Ｖ）に達した（低下した）場合、ＡＳ判定部６は、ＴＩＧ電極である電極９と溶接対象物である母材１２とが接触している（以下、「短絡」と呼ぶ。）と判定し、ＡＳ信号を短絡判定（ローレベル）とする。
【００５３】
また、短絡判定中に予め設定される検出レベル（例えば、１５Ｖ）に達した（増加した）場合、ＴＩＧ電極である電極９と溶接対象物である母材１２との間にアークが発生している（以下、「アーク中」、または「アーク再生」と呼ぶ。）と判定し、ＡＳ信号をアーク判定（ハイレベル）とする。
【００５４】
なお、電流の検出が無い無負荷電圧の出力中は、ＡＳ信号はアーク判定（ハイレベル）となる。
【００５５】
ＣＴ等で構成される電流検出部４は、溶接電流を検出し、電流検出信号として溶接制御部３へ出力する。
【００５６】
ＣＰＵ等で構成される溶接制御部３は、第１の設定部７ａが設定する各設定値と、第３の設定部１３ａが設定する各設定値と、ＡＳ判定部６が出力するＡＳ信号と、電流検出部４が検出する電流検出信号を受け、高電圧発生部８の動作を指令するＨＦ信号を高電圧発生部８へ出力する。また、溶接制御部３は、溶接出力を指令する出力指令信号と溶接出力の極性を指令するＥＮ信号とを溶接出力部２へ出力する。
【００５７】
また、溶接制御部３は、ＴＩＧ溶接装置１の外部からの起動信号（起動オン）を受けてＨＦ信号をオン（ハイレベル）し、また、電流検出部４からの信号に基づいて溶接電流を検出したと判定したら、ＨＦ信号をオフ（ローレベル）する。なお、電流検出の判定については、例えば、電流検出部４が検出した電流値が２．５Ａ以上の場合には電流検出と判定する。
【００５８】
また、溶接制御部３は、外部からの起動信号（起動オン）を受け、溶接出力部２を構成する１次インバータを駆動し、電極９と母材１２の間に溶接電圧を供給する。
【００５９】
また、溶接制御部３は、外部からの起動信号（起動オン）を受けてＥＮ信号をオフ（ローレベル、逆極性指令）し、後述する第２のスタート期間Ｔ２を開始する時点でＥＮ信号をオン（ハイレベル、正極性指令）する。
【００６０】
また、溶接制御部３は、第１のスタート期間Ｔ１の間は第１のスタート電流ＩＰ１を出力するように溶接出力部２に出力指令信号を出力し、第２のスタート期間Ｔ２の間は第２のスタート電流ＩＰ２を出力するように溶接出力部２に出力指令信号を出力する。そして、溶接制御部３は、第３のスタート期間Ｔ３の間は第３のスタート電流ＩＰ３を出力するように溶接出力部２に出力指令信号を出力し、第２のスタート期間Ｔ２が完了した後は定常電流Ｉ１を出力するように溶接出力部２に出力指令信号を出力する。
【００６１】
また、溶接制御部３は、第１のスタート期間Ｔ１の終了時に、ＡＳ判定部６からのＡＳ信号が短絡判定を示すものであった場合、図２に示すように、第１のスタート延長期間Ｔ１ＥＸＴへ移行し、第１のスタート期間Ｔ１の終了時の溶接電流である第１のスタート電流ＩＰ１を継続して出力するように溶接出力部２を制御する。そして、第１のスタート延長期間Ｔ１ＥＸＴ中に、ＡＳ判定部６からのＡＳ信号がアーク判定を示すものとなった場合、第１のスタート延長期間Ｔ１ＥＸＴを終了して所定の第３のスタート期間Ｔ３へ移行する。さらに、第３のスタート期間Ｔ３が終了した後、第２のスタート期間Ｔ２へ移行してＥＮ信号をオン（正極性指令）する。
【００６２】
溶接出力部２は、溶接制御部３からのＥＮ信号に基づき、２次インバータの動作により正極性期間中（ＥＮ信号はオン）は正極性期間として動作し、電極９から母材１２へ電子が移動する方向に出力極性を切り替える。そして、逆極性期間中（ＥＮ信号はオフ）は、逆極性期間として動作し、溶接出力部２は、母材１２から電極９へ電子が移動する方向に出力極性を切り替える。
【００６３】
また、溶接出力部２は、溶接制御部３からの出力指令信号に基づき、１次インバータの動作により、第１のスタート期間Ｔ１の間は第１のスタート電流ＩＰ１を出力する。そして、溶接出力部２は、第２のスタート期間Ｔ２の間は第２のスタート電流ＩＰ２を出力し、第３のスタート期間Ｔ３の間は第３のスタート電流ＩＰ３を出力し、第２のスタート期間Ｔ２が完了した後は定常電流Ｉ１を出力する。
【００６４】
フライバックトランス等で構成される高電圧発生部８は、溶接制御部３からのＨＦ信号に基づき、ＨＦ信号がオンの場合はＴＩＧ溶接装置１の出力端子間へ高電圧を印加し（例えば、１５ｋＶを印加）、ＨＦ信号がオフの場合はＴＩＧ溶接装置１の出力端子間への高電圧の印加を停止する。
【００６５】
溶接出力部２が出力する溶接電流や溶接電圧は、接続されている溶接トーチ１０に給電され、タングステン等で構成されるＴＩＧ電極である電極９の先端とアルミニウム材等の溶接対象物である母材１２との間でアーク１１を発生してアーク溶接を行う。
【００６６】
次に、溶接電流波形等の時間変化を示す図２を用いて、本実施の形態１の溶接方法について説明する。
【００６７】
図２に示す起動オンした時点Ｅ１において、１次インバータがオンして無負荷出力を発生させ、ＨＦ信号をオンし、高電圧発生部８が出力する高電圧が電極９と母材１２との間に印加される。
【００６８】
この起動オンは、例えば、ＴＩＧ溶接装置１の外部にある図示しないトーチスイッチや自動機のシーケンサー等により指令される。
【００６９】
図２に示す時点Ｅ２において、高電圧発生部８が印加する高電圧により電極９と母材１２との間の絶縁が破壊されてアークが発生し、溶接電流が通電して電流が検出される。
【００７０】
溶接制御部３は、電流検出部４を介して溶接電流の通電を検出し、電流検出を判定したらＨＦ信号をオフして高電圧発生部８の高電圧の印加を停止し、第１のスタート期間Ｔ１へ移行する。
【００７１】
第１のスタート期間Ｔ１中は、溶接制御部３は第１のスタート電流ＩＰ１（例えば、−１００Ａ）を出力するように溶接出力部２を制御する。
【００７２】
図２に示す時点Ｅ３において、電極９と母材１２との短絡が発生した場合、ＡＳ判定部６は短絡判定をして、ＡＳ信号はローレベルとなる。なお、電極９と母材１２との短絡は、例えば、溶接作業者の熟練不足による作業ミスや、ワーク精度やジグ精度が悪い場合等に発生する。
【００７３】
図２に示す第１のスタート期間Ｔ１の終了時点であり、時点Ｅ２から第１のアークスタート期間Ｔ１が経過した時点Ｅ４において、電極９と母材１２との短絡状態が継続している。この時に、ＡＳ判定部６が短絡であると判定していると、第１のスタート期間Ｔ１を延長する第１のスタート延長期間Ｔ１ＥＸＴへ移行する。溶接制御部３は、第１のスタート期間Ｔ１の終了時点の電流値であるＩＰ１を維持して出力するように溶接出力部２を制御する。
【００７４】
その後、図２に示す時点Ｅ５において電極９と母材１２との接触（短絡）が開放してアーク再生したとする。ここで、アーク再生は、例えば、作業者が意図的に電極９を母材１２から離すことで発生する、あるいは、ワーク形状や自動機の動作により母材１２に対して電極９が移動することで偶発的に発生する。
【００７５】
図２に示すアーク再生した時点Ｅ５において、第１のスタート延長期間Ｔ１ＥＸＴは終了し、第１のスタート期間Ｔ１や第１のスタート延長期間Ｔ１ＥＸＴと同じ極性である第３のスタート期間Ｔ３へ移行する。溶接制御部３は第３のスタート電流ＩＰ３を出力するように溶接出力部２を制御する。なお、第３のスタート期間Ｔ３の長さは、例えば、第１のスタート期間Ｔ１と同じとしてもよく、あるいは、実験や施工等を行って予め求めておくこともできる。
【００７６】
また、第３のスタート電流ＩＰ３の大きさは、例えば、第１のスタート電流ＩＰ１と同じでもよく、あるいは、実験や施工等によって求めておくこともできる。
【００７７】
図２に示す時点Ｅ５から第３のスタート期間Ｔ３が経過した時点Ｅ６において、第３のスタート期間Ｔ３は終了し、溶接制御部３は、ＥＮ信号をオンし、極性を正極性出力側に反転し、第２のスタート期間Ｔ２へ移行する。
【００７８】
このように、時点Ｅ６における極性反転の前に、第３のアークスタート期間Ｔ３おいて一定の入熱を印加することで、時点Ｅ６における極性反転の際に、アーク切れが発生しにくくなり、良好な溶接を行うことができる。そして、第２のスタート期間Ｔ２の終了の後は、溶接制御部３は定常溶接時の定常電流Ｉ１を出力するように溶接出力部２を制御する。
【００７９】
なお、図２では、第１のスタート延長期間Ｔ１ＥＸＴ完了後に、第３のスタート期間Ｔ３に移行し、その後、第２のスタート期間Ｔ２へ移行する例を示した。しかし、図３に示すように、図２のように第３のスタート期間Ｔ３を設けずに、第１のスタート延長期間Ｔ１ＥＸＴ完了後に第２のスタート期間Ｔ２へ移行するようにしてもよい。
【００８０】
また、図４で示すように、溶接開始から、所定の第１のスタート期間Ｔ１の途中で短絡を検出した場合、短絡を検出した時点で第１のスタート期間Ｔ１を強制的に終了させ、第１のスタート延長期間Ｔ１ＥＸＴへ移行するようにしてもよい。なお、この場合、第１のスタート期間は、図２に示す第１のスタート期間Ｔ１よりも短い図４に示す第１のスタート期間Ｔ１ＴＥＲＭとなる。
【００８１】
図４に示すように、所定の長さの第１のスタート期間Ｔ１の完了を待たず、電極９と母材１２との短絡の発生時に第１のスタート期間Ｔ１を強制的に終了させて第１のスタート延長期間Ｔ１ＥＸＴに移行させる。これにより、より早く短絡中の処理を実施することができ、例えば、第１のスタート期間Ｔ１が長く設定されているような場合（例えば、４００ｍｓｅｃ）に有効である。
【００８２】
以上のように、第１のスタート期間Ｔ１の終了時点で電極９と母材１２との短絡を検出している場合に、第１のスタート期間Ｔ１の終了時点の電流を維持する第１のスタート延長期間Ｔ１ＥＸＴに移行する。そして、第１のスタート期間Ｔ１の延長状態としてアーク再生を待ち、アーク再生後に第２のスタート期間Ｔ２に復帰するように制御することにより、良好なアークスタート性を確保することができる。
【００８３】
また、電極９と母材１２との短絡が継続した状態で定常溶接状態に移行することがないので、スタート期間から定常状態にわたって短絡電流が連続通電することがない。これにより、特に、定常電流Ｉ１が大電流（例えば、５００Ａ）のような場合に、電極９の不要な消耗や損傷を防ぐことができる。
【００８４】
また、定常電流Ｉ１が大電流の交流の場合、従来のＴＩＧ溶接装置では、第１のスタート期間Ｔ１に短絡が発生した場合、短絡が継続したまま定常溶接に移行する場合があった。この場合には、大電流であると共に短絡状態であることから、より高い電流の状態で極性反転されることとなり、この極性反転のための２次インバータのスイッチングにより高いサージ電圧が発生する。この高いサージ電圧により２次インバータを構成する半導体素子が破損する危険があった。しかし、本実施の形態１では、上述のように従来のＴＩＧ溶接装置のような状態は生じないので、従来のＴＩＧ溶接装置のような危険性がない。
【００８５】
すなわち、本発明のＴＩＧ溶接方法は、ＴＩＧ電極と溶接対象物との間にアークを発生させて溶接を行うＴＩＧ溶接方法であって、溶接開始から予め設定された所定の溶接電流波形となるように電流を通電する期間である第１のスタート期間を有し、溶接開始からＴＩＧ電極と溶接対象物との接触の検出を行う。そして、本発明のＴＩＧ溶接方法は、第１のスタート期間の終了時にＴＩＧ電極と溶接対象物との接触を検出している場合には、ＴＩＧ電極と溶接対象物との接触が開放するまで第１のスタート期間の終了時の電流を維持する第１のスタート延長期間へ移行する方法である。
【００８６】
この方法により、電極の不要な消耗や損傷を発生させることなく、また、溶接欠陥の発生を防ぐことができる。
【００８７】
また、本発明のＴＩＧ溶接方法は、ＴＩＧ電極と溶接対象物との間にアークを発生させて溶接を行うＴＩＧ溶接方法であって、溶接開始から予め設定された所定の溶接電流波形となるように電流を通電する期間である第１のスタート期間を有し、溶接開始からＴＩＧ電極と溶接対象物との接触の検出を行う。そして、本発明のＴＩＧ溶接方法は、第１のスタート期間中にＴＩＧ電極と溶接対象物との接触を検出した場合には、第１のスタート期間を終了し、ＴＩＧ電極と溶接対象物との接触が開放するまで第１のスタート期間を終了した時の電流を維持する第１のスタート延長期間へ移行する方法である。
【００８８】
この方法により、電極の不要な消耗や損傷を発生させることなく、また、溶接欠陥の発生を防ぐことができる。
【００８９】
また、本発明のＴＩＧ溶接方法は、正極性期間と逆極性期間とを交互に繰り返して溶接を行う交流のＴＩＧ溶接方法であって、一方の極性期間である第１のスタート期間の後に前記第１のスタート期間とは極性が異なる他方の極性期間である第２のスタート期間を有し、溶接開始からＴＩＧ電極と溶接対象物との接触の検出を行う。そして、本発明のＴＩＧ溶接方法は、第１のスタート延長期間へ移行した場合には、第１のスタート延長期間の終了後に一方の極性期間である第１のスタート延長期間から他方の極性期間である第２のスタート期間へ転流する方法としてもよい。
【００９０】
この方法により、電極の不要な消耗や損傷を発生させることなく、また、溶接欠陥の発生を防ぐことができる。
【００９１】
また、本発明のＴＩＧ溶接方法は、正極性期間と逆極性期間とを交互に繰り返して溶接を行う交流のＴＩＧ溶接方法であって、一方の極性期間である第１のスタート期間の後に前記第１のスタート期間とは極性が異なる他方の極性期間である第２のスタート期間を有し、溶接開始からＴＩＧ電極と溶接対象物との接触の検出を行う。そして、本発明のＴＩＧ溶接方法は、第１のスタート延長期間へ移行した場合は、第１のスタート延長期間の終了後に所定の溶接電流波形となるように電流を通電する所定の期間であり、第１のスタート延長期間と同じ極性である第３のスタート期間へ移行する。そして、本発明のＴＩＧ溶接方法は、第３のスタート期間の終了後に一方の極性期間である第３のスタート期間から他方の極性期間である第２のスタート期間へ転流する方法としてもよい。
【００９２】
この方法により、電極の不要な消耗や損傷を発生させることなく、また、溶接欠陥の発生を防ぐことができる。
【００９３】
なお、本実施の形態１においては、定常電流Ｉ１として正極性の直流出力の例について説明したが、定常電流として交流出力を用いる場合にも同様の制御を行うことで同様の効果を得ることできる。
【００９４】
なお、第１のスタート電流ＩＰ１、第２のスタート電流ＩＰ２、第３のスタート電流ＩＰ３は、図中では任意の固定値として説明したが、各スタート期間中に変動する波形であってもよい。
【００９５】
また、短絡の継続時間を計時し、継続時間が長時間（例えば、１秒）となった場合には異常短絡状態と判定し、溶接出力を停止するようにしてもよい。
【００９６】
（実施の形態２）
本実施の形態２について、図５と図６を用いて説明する。図５は、本実施の形態２におけるＴＩＧ溶接装置の概略構成を示す図であり、図６は、本実施の形態２における溶接電流波形等の時間変化を示す図である。
【００９７】
本実施の形態２のＴＩＧ溶接方法が実施の形態１と異なる主な点は、短絡継続中の電流値の決定方法であり、本実施の形態２では、短絡中の出力電流を設定部により設定し、具体的には電流値を低減するようにしている。
【００９８】
以下、逆極性期間と正極性期間とを繰り返して溶接を行う交流ＴＩＧ溶接装置を用いた例について説明する。
【００９９】
図５において、第５の設定部１４ａが示されている点が実施の形態１の図１と異なり、図６において、第１の短絡電流ＩＳ１が示されている点が実施の形態１の図２から図４と異なる。
【０１００】
図５において、ＣＰＵ等で構成される第５の設定部１４ａは、短絡継続中の電流である第１の短絡電流ＩＳ１（例えば、−２０Ａ）を設定するものであり、設定された値を溶接制御部３へ出力する。
【０１０１】
ＣＰＵ等で構成される溶接制御部３は、第１の設定部７ａが設定する各設定値と、第３の設定部１３ａが設定する各設定値と、第５の設定部１４ａが設定する各設定値と、ＡＳ判定部６が出力するＡＳ信号と、電流検出部４が検出する電流検出信号を受ける。そして、溶接制御部３は、高電圧発生部８の動作を指令するＨＦ信号を高電圧発生部８へ出力し、溶接出力を指令する出力指令信号と、溶接出力の極性を指令するＥＮ信号とを溶接出力部２へ出力する。
【０１０２】
また、溶接制御部３は、第１のスタート期間Ｔ１および第１のスタート延長期間Ｔ１ＥＸＴにおいて、短絡してからアーク再生するまでの間、所定の第１の短絡電流ＩＳ１に溶接出力を低減する。
【０１０３】
次に、図６を用いて、本実施の形態２における溶接電流波形等の時間変化について説明する。
【０１０４】
図６に示す起動オンした時点Ｅ１において、ＴＩＧ溶接装置１は起動し、無負荷電圧と高電圧が電極９と母材１２のとの間に印加される。
【０１０５】
図６に示す時点Ｅ２において、電極９と母材１２との間の絶縁が破壊されて電流が流れ、電流検出部４により電流が検出され、高電圧発生部８による高電圧の印加が停止し、第１のスタート期間Ｔ１に移行する。
【０１０６】
図６に示す時点Ｅ３において電極９と母材１２との短絡が発生したとすると、時点Ｅ３以降は溶接電流を第１の短絡電流ＩＳ１に低減する。
【０１０７】
そして、第１のスタート期間Ｔ１の終了時点であり、時点Ｅ２から第１のスタート期間Ｔ１が経過した時点である時点Ｅ４において、第１のスタート期間Ｔ１は終了する。
【０１０８】
第１のスタート期間Ｔ１の終了時点でも電極９と母材１２とが短絡しているので、ＡＳ判定部６は短絡判定である。したがって、第１のスタート延長期間Ｔ１ＥＸＴへ移行し、第１のスタート期間Ｔ１が終了した時点の電流値である第１の短絡電流ＩＳ１を維持する。
【０１０９】
なお、第１の短絡電流ＩＳ１は、第１のスタート電流ＩＰ１より絶対値が小さい値でもよく、第１の短絡電流ＩＳ１は、定常電流Ｉ１よりも絶対値が小さい値としてもよい。
【０１１０】
また、第１の短絡電流ＩＳ１は、例えば、実験や施工等によって適切な値を求めておくことができ、短絡通電中に電極９が不要に溶融することがない低い電流値で、かつ、アーク再生の際にアーク切れが発生しにくい所定の大きさの電流値であればよい（例えば、２０Ａ程度）。
【０１１１】
また、第１の短絡電流ＩＳ１は、特に電極９の損傷を防ぐことを重視する場合は、ＴＩＧ溶接装置１が出力可能な、最低電流値程度の低い値としてもよい（例えば、５Ａ）。
【０１１２】
次に、図６に示すように、第１のスタート延長期間Ｔ１ＥＸＴ中の時点Ｅ５においてアーク再生し、時点Ｅ５から第３のスタート期間Ｔ３へ移行し、第３のスタート電流ＩＰ３を出力する。
【０１１３】
時点Ｅ５から第３のスタート期間Ｔ３が経過した点Ｅ６において、第３のスタート期間Ｔ３は終了して極性反転を行い、第２のスタート期間Ｔ２へ移行し、第２のスタート期間Ｔ２終了後は定常電流Ｉ１を出力する。
【０１１４】
このように、電極９と母材１２との短絡中は、溶接電流を第１の短絡電流ＩＳ１に低減するように制御することで、電極９の不要な消耗や破損を防ぐことができる。
【０１１５】
すなわち、本発明のＴＩＧ溶接方法は、第１のスタート期間および第１のスタート延長期間において、ＴＩＧ電極と溶接対象物との接触を検出してからＴＩＧ電極と前記溶接対象物との接触の開放を検出するまでの間、ＴＩＧ電極と溶接対象物との接触を検出した時点の電流とは異なる、予め設定された所定の第１の短絡電流波形に溶接電流を制御する方法としてもよい。
【０１１６】
この方法により、電極の不要な消耗や損傷を発生させることなく、また、溶接欠陥の発生を防ぐことができる。
【０１１７】
（実施の形態３）
本実施の形態において、図７から図９を用いて説明する。図７に示すＴＩＧ溶接装置１について、電流波形等の時間変化を示す図８と図９を用いてその動作を説明する。
【０１１８】
図７は本実施の形態３におけるＴＩＧ溶接装置の概略構成を示す図であり、図８は本実施の形態３における別の溶接電流波形等の時間変化を示す図であり、図９は本実施の形態３における溶接電流波形の時間変化を示す図である。
【０１１９】
本実施の形態３のＴＩＧ溶接方法が実施の形態１と異なる主な点は、交流ＴＩＧと直流ＴＩＧの構成の差であり、実施の形態１では交流ＴＩＧ溶接の動作の例を示したが、本実施の形態３では、直流ＴＩＧ溶接の動作の例を示す。
【０１２０】
以下、直流のＴＩＧ溶接装置２１を用いた例について説明する。図７において、直流のＴＩＧ溶接装置２１は、直流の溶接出力部２ｂと、直流の溶接制御部３ｂと、第２の設定部７ｂと、第４の設定部１３ｂと、を備えている。そして、図８と図９において、Ｔ４は第４のスタート期間、ＩＰ４は第４のスタート電流、時点Ｅ７は時点Ｅ５から第４のスタート期間Ｔ４が経過した時点である。
【０１２１】
図７において、ＴＩＧ溶接装置２１の直流の溶接出力部２ｂは、直流の溶接制御部３ｂからの出力に基づいて１次インバータ動作を行い、溶接に適した溶接電圧や溶接電流を正極性（電極９がマイナスであり、母材１２がプラスの場合）の方向に出力する。
【０１２２】
ＣＰＵ等で構成される第２の設定部７ｂは、定常電流Ｉ１（例えば、５００Ａ）、第１のスタート期間Ｔ１（例えば、４０ｍｓｅｃ）、第１のスタート電流ＩＰ１（例えば、１００Ａ）を、例えば作業者が入力するパラメータに連動して設定するものであり、設定された値を直流の溶接制御部３ｂへ出力する。
【０１２３】
ＣＰＵ等で構成される第４の設定部１３ｂは、第４のスタート期間Ｔ４（例えば、３０ｍｓｅｃ）、第４のスタート電流ＩＰ４（例えば、８０Ａ）を、例えば作業者が入力するパラメータに連動して設定するものであり、設定された値を直流の溶接制御部３ｂへ出力する。
【０１２４】
ＣＰＵ等で構成される直流の溶接制御部３ｂは、第２の設定部７ｂが設定する各設定値と、第４の設定部１３ｂが設定する各設定値と、ＡＳ判定部６が出力するＡＳ信号と、電流検出部４が検出する電流検出信号を受ける。そして、直流の溶接制御部３ｂは、高電圧発生部８の動作を指令するＨＦ信号を高電圧発生部８へ出力し、溶接出力を指令する出力指令信号を直流の溶接出力部２ｂへ出力する。
【０１２５】
また、直流の溶接制御部３ｂは、第１のスタート期間Ｔ１の間は、第１のスタート電流ＩＰ１を出力し、第４のスタート期間Ｔ４の間は、第４のスタート電流ＩＰ４を出力する。第４のスタート期間Ｔ４が完了した後は、直流の溶接制御部３ｂは、定常電流Ｉ１を出力するよう直流の溶接出力部２ｂに出力指令信号を出力する。
【０１２６】
また、直流の溶接制御部３ｂは、第１のスタート期間Ｔ１の終了時に、ＡＳ判定部６が出力するＡＳ信号が短絡を示す信号であった場合、第１のスタート延長期間Ｔ１ＥＸＴ期間へ移行し、第１のスタート期間Ｔ１の終了時の溶接電流である第１のスタート電流ＩＰ１を継続して出力する。
【０１２７】
第１のスタート延長期間Ｔ１ＥＸＴ中に、ＡＳ判定部６からの信号がアーク判定を示すもとのなった場合、第１のスタート延長期間Ｔ１ＥＸＴを終了して所定の第４のスタート期間Ｔ４へ移行する。そして、第４のスタート期間Ｔ４の終了後は定常電流Ｉ１を出力する。
【０１２８】
次に、図８において、本実施の形態３における溶接電流波形等の時間変化について説明する。
【０１２９】
図８において、図８に示す時点Ｅ３において短絡が発生した場合、短絡が発生した時点Ｅ３において、ＡＳ判定部６は電極９と母材１２とが短絡していると判定し、ＡＳ信号はローレベルとなる。
【０１３０】
図８に示す時点Ｅ４は、第１のスタート期間Ｔ１の終了時点であり、時点Ｅ２から第１のスタート期間Ｔ１が経過した時点である。この時点Ｅ４において、ＡＳ判定部６が短絡を判定している場合には、第１のスタート期間Ｔ１を延長する第１のスタート延長期間Ｔ１ＥＸＴへ移行し、第１のスタート期間終了時の電流値であるＩＰ１を維持して出力する。
【０１３１】
図８に示す時点Ｅ５でアークが再生した場合、時点Ｅ５において第１のスタート延長期間Ｔ１ＥＸＴは終了して第４のスタート期間Ｔ４へ移行し、第４のスタート電流ＩＰ４を出力する。そして、図８に示す時点Ｅ５から第４のアークスタート期間Ｔ４を経過した時点Ｅ７以降は、定常溶接に移行して定常電流Ｉ１を出力する。
【０１３２】
すなわち、本発明のＴＩＧ溶接方法は、直流のＴＩＧ溶接方法であって、溶接開始からＴＩＧ電極と溶接対象物との接触の検出を行う。そして、本発明のＴＩＧ溶接方法は、第１のスタート延長期間へ移行した場合は、第１のスタート延長期間の終了後に予め設定された所定の溶接電流波形となるように電流を通電する所定の期間である第４のスタート期間へ移行する。そして、本発明のＴＩＧ溶接方法は、第４のスタート期間の終了後に、第４のスタート期間の終了時の溶接電流から予め設定される定常溶接時の溶接電流である定常溶接電流となるように溶接電流を制御する方法である。
【０１３３】
この方法により、電極の不要な消耗や損傷を発生させることなく、また、溶接欠陥の発生を防ぐことができる。
【０１３４】
なお、第４のスタート期間Ｔ４は第１のスタート期間Ｔ１と同じ長さの期間でもよく、また、実験や施工等によって適切な期間の値を予め求めておいてもよい。
【０１３５】
また、第４のスタート電流ＩＰ４は、第１のスタート電流ＩＰ１と同じ電流値でもよく、また、実験や施工等によって適切な電流値を予め求めておいてもよい。
【０１３６】
なお、図８に示すような第４のスタート期間Ｔ４を設けず、溶接電流等の時間変化を示す図９に示すように、第１のスタート延長期間Ｔ１ＥＸＴ完了後直ぐに定常電流Ｉ１を出力してもよい。
【０１３７】
すなわち、本発明のＴＩＧ溶接方法は、直流のＴＩＧ溶接方法であって、溶接開始からＴＩＧ電極と溶接対象物との接触の検出を行う。そして、本発明のＴＩＧ溶接方法は、第１のスタート延長期間へ移行した場合には、第１のスタート延長期間の終了後に、第１のスタート延長期間の終了時の溶接電流から予め設定される定常溶接時の溶接電流である定常溶接電流となるように溶接電流を制御する方法である。
【０１３８】
この方法により、電極の不要な消耗や損傷を発生させることなく、また、溶接欠陥の発生を防ぐことができる。
【０１３９】
以上のように、第１のスタート期間Ｔ１の終了時に電極９と母材１２との短絡を検出している場合、第１のスタート延長期間Ｔ１ＥＸＴに移行し、第１のスタート延長期間Ｔ１ＥＸＴの状態でアーク再生を待つ。これにより、アーク再生後に再度スタート期間に復帰し、良好なアークスタート性を確保することができる。
【０１４０】
また、定常電流Ｉ１が大電流（例えば、５００Ａ）のような場合に、短絡電流が連続通電することがなく、電極９の不要な消耗や損傷を防ぐことができる。
【０１４１】
なお、第１のスタート電流ＩＰ１、第４のスタート電流ＩＰ４は、図中では任意の固定値として説明したが、各スタート期間中に変動する波形であってもよい。
【０１４２】
（実施の形態４）
本実施の形態４について、図１０と図１１を用いて説明する。図１０は本実施の形態４におけるＴＩＧ溶接装置の概略構成を示す図であり、図１１は本実施の形態４における溶接電流波形等の時間変化を示す図である。
【０１４３】
本実施の形態４も直流溶接の例を示すものであるが、直流溶接の例を示す実施の形態３と異なる主な点は短絡中の電流値の決定方法である。本実施の形態４では、短絡中の出力電流を設定部により設定し、より具体的には、短絡前の電流よりも電流を低減するようにしている。
【０１４４】
以下、直流のＴＩＧ溶接装置２１を用いた例について説明する。
【０１４５】
図１０において、直流のＴＩＧ溶接装置２１は、第６の設定部１４ｂを備えている。図１１において、ＩＳ２は第２の短絡電流である。
【０１４６】
図１０において、ＣＰＵ等で構成される第６の設定部１４ｂは、第２の短絡電流ＩＳ２（例えば、２０Ａ）を設定するものであり、設定された値を直流の溶接制御部３ｂへ出力する。
【０１４７】
ＣＰＵ等で構成される直流の溶接制御部３ｂは、第２の設定部７ｂが設定する各設定値と、第４の設定部１３ｂが設定する各設定値と、第６の設定部１４ｂが設定する各設定値と、ＡＳ判定部６が出力するＡＳ信号と、電流検出部４が検出する電流検出信号を受ける。そして、直流の溶接制御部３ｂは、高電圧発生部８の動作を指令するＨＦ信号を高電圧発生部８へ出力し、また、溶接出力を指令する出力指令信号を直流の溶接出力部２ｂへ出力する。
【０１４８】
また、直流の溶接制御部３ｂは、第１のスタート期間Ｔ１および第１のスタート延長期間Ｔ１ＥＸＴにおいて、電極９と母材１２との短絡が発生してからアーク再生するまでの間、予め設定する第２の短絡電流ＩＳ２に溶接出力を低減する。
【０１４９】
図１１を用いて、本実施の形態の溶接電流波形等の時間変化を説明する。図１１において、時点Ｅ３で短絡が発生した場合、時点Ｅ３以降は溶接電流を第２の短絡電流ＩＳ２に低減する。
【０１５０】
なお、第２の短絡電流ＩＳ２は、第１のスタート電流ＩＰ１と同じ電流値でもよく、あるいは、第１のスタート電流ＩＰ１より小さい電流値でもよく、あるいは、定常電流Ｉ１より小さい電流値としてもよい。
【０１５１】
また、第２の短絡電流ＩＳ２は、例えば、実験や施工等によって適切な値を予め求めておくことができ、短絡通電中に電極９が不要に溶融することがない十分低い電流値であり、かつ、アーク再生の際にアーク切れが発生しにくい電流値であればよい（例えば、２０Ａ程度）。
【０１５２】
また、第２の短絡電流ＩＳ２は、特に電極９の損傷を防ぐことを重視する場合は、直流のＴＩＧ溶接装置２１が出力可能な最低電流程度の低い電流値としてもよい（例えば、５Ａ）。
【０１５３】
時点Ｅ４は、第１のスタート期間Ｔ１が完了する時点であり、時点Ｅ２から第１のスタート期間Ｔ１が経過した時点である。この時点Ｅ４において、第１のスタート期間Ｔ１が終了して第１のスタート延長期間Ｔ１ＥＸＴへ移行し、第１のスタート期間Ｔ１が終了した時点での電流値ＩＳ２を維持して出力する。
【０１５４】
第１のスタート延長期間Ｔ１ＥＸＴ中に時点Ｅ５においてアークが再生すると、第４のスタート期間Ｔ４へ移行し、第４のスタート電流ＩＰ４を出力する。
【０１５５】
時点Ｅ５から第４のスタート期間Ｔ４が経過した時点Ｅ７において、第４のスタート期間Ｔ４が終了して定常電流Ｉ１を出力する。
【０１５６】
このように、電極９と母材１２との短絡中は、溶接電流を第２の短絡電流ＩＳ２に低減することで、電極９の不要な消耗や破損を防ぐことができる。
【０１５７】
すなわち、本発明のＴＩＧ溶接方法は、第１のスタート期間および第１のスタート延長期間において、ＴＩＧ電極と溶接対象物との接触を検出してから、ＴＩＧ電極と前記溶接対象物との接触の開放を検出するまでの間、ＴＩＧ電極と溶接対象物との接触を検出した時点の電流とは異なる、予め設定された所定の第２の短絡電流波形に溶接電流を制御する方法である。
【０１５８】
この方法により、電極の不要な消耗や損傷を発生させることなく、また、溶接欠陥の発生を防ぐことができる。
【産業上の利用可能性】
【０１５９】
以上のように本願発明によれば、第１のスタート期間中に短絡が発生した場合でも、第１のスタート期間を延長してアークが再生するまで待ち、アーク再生後にスタート波形の出力を継続する。これにより、電極の不要な消耗や損傷の発生を防ぐことができ、また溶接欠陥の発生を防ぐことができる。したがって、ＴＩＧ溶接施工を行う、例えば自動車業界や建設業界といった特にアルミニウム材やマグネシウム材を用いた生産を行う業界におけるＴＩＧ溶接方法として産業上有用である。
【符号の説明】
【０１６０】
１，２１    ＴＩＧ溶接装置
２    溶接出力部
２ｂ    直流の溶接出力部
３    溶接制御部
３ｂ    直流の溶接制御部
４    電流検出部
５    電圧検出部
６    ＡＳ判定部
７ａ    第１の設定部
７ｂ    第２の設定部
８    高電圧発生部
９    電極
１０    溶接トーチ
１１    アーク
１２    母材
１３ａ    第３の設定部
１３ｂ    第４の設定部
１４ａ    第５の設定部
１４ｂ    第６の設定部
１５    溶接制御部
【図１】
2012032710.tif 000003
【図２】
2012032710.tif 000004
【図３】
2012032710.tif 000005
【図４】
2012032710.tif 000006
【図５】
2012032710.tif 000007
【図６】
2012032710.tif 000008
【図７】
2012032710.tif 000009
【図８】
2012032710.tif 000010
【図９】
2012032710.tif 000011
【図１０】
2012032710.tif 000012
【図１１】
2012032710.tif 000013
【図１２】
2012032710.tif 000014
【図１３】
2012032710.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成23年12月9日(2011.12.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＴＩＧ電極と溶接対象物との間にアークを発生させて溶接を行うＴＩＧ溶接方法に関し、特に、ＴＩＧ溶接のアークスタート方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＴＩＧ溶接のアークスタート方法は、一般的に、ＴＩＧ電極と溶接対象物との間に高周波の高電圧を重畳印加して絶縁破壊させることでアークを発生させ、所定のスタート電流を通電した後に定常電流を出力する方法が用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ところで、所定のスタート電流の出力中にＴＩＧ電極と溶接対象物との接触である短絡が発生した場合、従来から慣用されているＴＩＧ溶接方法では、短絡したまま所定のスタート電流の通電が完了し、短絡したままスタート電流よりも大きい定常電流を通電してしまうこととなる。
【０００４】
このとき、特に定常電流が大きい場合（例えば、５００Ａ）、ＴＩＧ電極に大きな短絡電流が通電され、ＴＩＧ電極の不要な消耗や損傷が発生するといった問題があった。
【０００５】
図１２と図１３を用いて、従来から慣用されているＴＩＧ溶接装置の動作について説明する。なお、図１２は、従来のＴＩＧ溶接装置の概略構成を示す図であり、図１３は、従来の交流ＴＩＧ溶接装置における溶接電流波形等の時間変化を示す図である。  図１２のように構成されたＴＩＧ溶接装置について、図１３を用いてその動作を説明する。
【０００６】
図１２において、ＴＩＧ溶接装置１０１は、溶接出力を行う溶接出力部１０２と、溶接電流を検出する電流検出部１０４と、溶接条件等を設定するための第１の設定部１０７ａと、を備えている。そして、ＴＩＧ溶接装置１０１は、ＴＩＧ電極である電極１０９と溶接対象物である母材１１２との間に高電圧を印加するための高電圧発生部１０８と、溶接出力部１０２を制御する溶接制御部１１５を備えている。そして、ＴＩＧ溶接装置１０１には電極１０９を備えた溶接トーチ１１０が接続されており、電極１０９と母材１１２との間に溶接出力を供給することでアーク１１１が発生し、このアーク１１１により溶接を行う。
【０００７】
溶接電流波形等を示す図１３において、Ｔ１は第１のスタート期間であり、Ｔ２は第２のスタート期間である。そして、ＩＰ１は第１のスタート電流であり、ＩＰ２は第２のスタート電流であり、Ｉ１は定常電流である。また、Ｅ１は起動オンした時点であり、Ｅ２は電流を検出した時点であり、Ｅ３は短絡が発生した時点であり、Ｅ４は時点Ｅ２から第１のスタート期間Ｔ１が経過した時点であり、Ｅ５はアークが再生した時点である。
【０００８】
図１２において、ＴＩＧ溶接装置１０１の溶接出力部１０２は、外部から給電される商用電源（例えば、３相２００Ｖ等）を入力とし、溶接制御部１１５から制御信号に基づいて溶接出力部１０２を構成する図示しない１次インバータの動作及び２次インバータの動作を行う。溶接出力部１０２は、１次インバータの動作及び２次インバータの動作により、この正極性と逆極性とを適正に切り替えて溶接に適した溶接電圧や溶接電流を出力する。
【０００９】
ＣＰＵ等で構成される、第１の設定部１０７ａは、定常電流Ｉ１（例えば、５００Ａ）、第１のスタート期間Ｔ１（例えば、４０ｍｓｅｃ）、第２のスタート期間Ｔ２（例えば、２０ｍｓｅｃ）、第１のスタート電流ＩＰ１（例えば、−１００Ａ）、第２のスタート電流ＩＰ２（例えば、１００Ａ）を、例えば作業者が入力したパラメータに連動して設定するものであり、設定された値を溶接制御部１１５へ出力する。
【００１０】
ＣＴ（Ｃｕｒｒｅｎｔ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）等で構成される電流検出部１０４は、溶接電流を検出し、電流検出信号として溶接制御部１１５へ出力する。
【００１１】
ＣＰＵ等で構成される溶接制御部１１５は、第１の設定部１０７ａが設定する各設定値と、電流検出部１０４が検出する電流検出信号を受ける。そして、溶接制御部１１５は、高電圧発生装置１０８の動作を指令するＨＦ（Ｈｉｇｈ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号を高電圧発生装置１０８に出力し、溶接出力を指令する出力指令信号と溶接出力の極性を指令するＥＮ（Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  Ｎｅｇａｔｉｖｅ）信号とを溶接出力部１０２に出力する。
【００１２】
また、溶接制御部１１５は、第１のスタート期間Ｔ１の間は第１のスタート電流ＩＰ１を出力するように、第２のスタート期間Ｔ２の間は第２のスタート電流ＩＰ２を出力するように、スタート期間が完了した後は定常電流Ｉ１を出力するように、溶接出力部１０２に出力指令信号を出力する。そして、溶接出力部１０２は、溶接制御部１１５からの出力指令信号に基づいて溶接電流を制御する。
【００１３】
また、溶接制御部１１５は、第１のスタート期間Ｔ１の終了時に、第２のスタート期間Ｔ２へ移行させるための信号であるＥＮ信号をオン（正極性指令）する。
【００１４】
溶接出力部１０２は、溶接制御部１１５からのＥＮ信号に基づき、２次インバータの動作により正極性期間中（ＥＮ信号はオン）は正極性期間として動作し、電極１０９から母材１１２へ電子が移動する方向に出力極性を切り替える。なお、逆極性期間中（ＥＮ信号はオフ）は、逆極性期間として動作し、母材１１２から電極１０９へ電子が移動する方向に出力極性を切り替える。
【００１５】
高電圧発生装置１０８は、溶接制御部１１５からの指令信号であるＨＦ信号に基づき、ＨＦ信号がオンの場合はＴＩＧ溶接装置１０１の出力端子間へ高電圧を印加（例えば、交流１５ｋＶを印加）し、ＨＦ信号がオフの場合はＴＩＧ溶接装置１０１の出力端子間への高電圧の印加を停止する。
【００１６】
溶接出力部１０２が出力する溶接電流や溶接電圧は、接続されている溶接トーチ１１０に給電され、電極１０９の先端と母材１１２との間でアーク１１１が発生し、このアーク１１１によりアーク溶接を行う。
【００１７】
次に、図１３を用いて、従来の交流ＴＩＧ溶接装置における溶接電流波形の時間変化について説明する。
【００１８】
図１３に示す起動オンした時点Ｅ１において、ＥＮ信号をオフして出力極性を逆極性側に設定し、１次インバータが駆動して無負荷出力を発生させる。また、ＨＦ信号をオンとすることで高電圧発生装置１０８が高電圧を出力し、出力された高電圧が電極１０９と母材１１２との間に印加される。
【００１９】
図１３に示す電流を検出した時点Ｅ２において、高電圧発生装置１０８が印加する高電圧により電極１０９と母材１１２との間の絶縁が破壊され、アーク１１１が発生して溶接電流が通電する。
【００２０】
そして、溶接電流の通電を検出したら電流を検出したと判定してＨＦ信号をオフし、高電圧発生装置１０８の高電圧の印加を停止し、第１のスタート期間Ｔ１へ移行して第１のスタート電流ＩＰ１（例えば、−１００Ａ）を出力する。
【００２１】
図１３に示す時点Ｅ２から第１のスタート期間Ｔ１が経過した時点Ｅ４において、第１のスタート期間Ｔ１が完了する。そして、時点Ｅ４において、ＥＮ信号をオンして極性を正極性出力側に反転し、第２のスタート期間Ｔ２へ移行して第２のスタート電流ＩＰ２を出力する。そして、第２のスタート期間Ｔ２の終了後、定常電流Ｉ１を出力する。
【００２２】
なお、図１３に示す第１のスタート期間Ｔ１中の時点Ｅ３において電極１０９と母材１１２とが接触する短絡が発生したとすると、短絡が発生した時点Ｅ３以降は短絡電流が通電される。
【００２３】
そして、図１３に示す定常溶接中の時点Ｅ５において電極１０９と母材１１２の接触が開放してアーク１１１が再生したとすると、アーク再生したＥ５以降はアーク電流が通電される。すなわち、時点Ｅ３から時点Ｅ５までは短絡電流が通電され続ける。なお、アーク再生とは、アーク状態から電極１０９と母材１１２とが接触してアーク１１１が消滅し、その後に電極１０９と母材１１２との接触が開放して再度アークが発生した状態を意味する。
【００２４】
以上のように、従来技術では、第１のスタート期間Ｔ１中に短絡が発生した場合、短絡した状態のまま第２のスタート期間Ｔ２に移行し、さらに定常電流Ｉ１に移行するが、アーク再生するまで短絡電流を通電し続けることとなる。
【００２５】
特に、定常電流Ｉ１が大きい場合（例えば、５００Ａ）、短絡電流の通電により電極１０９が不要に消耗したり破損したりする。
【００２６】
あるいは、電極１０９が溶融してアーク再生時に吹き飛ばされ、溶融した電極１０９が母材１１２へ溶け込むことで溶接欠陥の原因となる場合もある。
【００２７】
また、アーク爆発の際に爆発箇所の周辺の酸素や水蒸気をシールドガスに巻き込み、ブローホールの原因となる場合もある。
【００２８】
上述のように、従来のＴＩＧ溶接方法では、第１のスタート期間中に短絡が発生した場合、短絡したまま定常溶接に至り短絡電流を流し続けるので、ＴＩＧ電極である電極１０９の不要な消耗や損傷が発生し、また、溶接欠陥が発生する場合があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２９】
【特許文献１】特開平４−８１２７５号公報
【発明の概要】
【００３０】
本発明のＴＩＧ溶接方法は、第１のスタート期間中に短絡が発生した場合に、第１のスタート期間を延長してアーク再生するまで電流の増加を待ち、アーク再生後に電流の増加を行うようにする。これにより、電極の不要な消耗や損傷を発生させることなく、また、溶接欠陥の発生を防ぐことができるＴＩＧ溶接方法を提供する。
【００３１】
本発明のＴＩＧ溶接方法は、ＴＩＧ電極と溶接対象物との間にアークを発生させて溶接を行うＴＩＧ溶接方法であって、溶接開始から予め設定された所定の溶接電流波形となるように電流を通電する期間である第１のスタート期間を有し、溶接開始から上記ＴＩＧ電極と上記溶接対象物との接触の検出を行い、上記第１のスタート期間の終了時に上記ＴＩＧ電極と上記溶接対象物との接触を検出している場合には、上記ＴＩＧ電極と上記溶接対象物との接触が開放するまで上記第１のスタート期間の終了時の電流を維持する第１のスタート延長期間へ移行する方法である。
【００３２】
この方法により、電極の不要な消耗や損傷を発生させることなく、また、溶接欠陥の発生を防ぐことができる。
【００３３】
また、本発明のＴＩＧ溶接方法は、ＴＩＧ電極と溶接対象物との間にアークを発生させて溶接を行うＴＩＧ溶接方法であって、溶接開始から予め設定された所定の溶接電流波形となるように電流を通電する期間である第１のスタート期間を有し、溶接開始からＴＩＧ電極と溶接対象物との接触の検出を行い、第１のスタート期間中にＴＩＧ電極と溶接対象物との接触を検出した場合には、第１のスタート期間を終了し、ＴＩＧ電極と溶接対象物との接触が開放するまで第１のスタート期間を終了した時の電流を維持する第１のスタート延長期間へ移行する方法である。
【００３４】
この方法により、電極の不要な消耗や損傷を発生させることなく、また、溶接欠陥の発生を防ぐことができる。
【００３５】
以上のように本発明によれば、第１のスタート期間中に短絡が発生した場合に、第１のスタート期間を延長してアーク再生するまで電流の増加を待ち、アーク再生後に電流の増加を行うようにする。これにより、電極の不要な消耗や損傷を発生させることなく、また、溶接欠陥の発生を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施の形態１におけるＴＩＧ溶接装置の概略構成を示す図
【図２】本発明の実施の形態１における溶接電流波形等の時間変化を示す図
【図３】本発明の実施の形態１における溶接電流波形等の時間変化を示す図
【図４】本発明の実施の形態１における溶接電流波形等の時間変化を示す図
【図５】本発明の実施の形態２におけるＴＩＧ溶接装置の概略構成を示す図
【図６】本発明の実施の形態２における溶接電流波形等の時間変化を示す図
【図７】本発明の実施の形態３におけるＴＩＧ溶接装置の概略構成を示す図
【図８】本発明の実施の形態３における溶接電流波形等の時間変化を示す図
【図９】本発明の実施の形態３における溶接電流波形等の時間変化を示す図
【図１０】本発明の実施の形態４におけるＴＩＧ溶接装置の概略構成を示す図
【図１１】本発明の実施の形態４における溶接電流波形等の時間変化を示す図
【図１２】従来のＴＩＧ溶接装置の概略構成を示す図
【図１３】従来の交流ＴＩＧ溶接装置における溶接電流波形等の時間変化を示す図
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。以下の図面においては、同じ構成要素については同じ符号を付しているので説明を省略する場合がある。
【００３８】
（実施の形態１）
図１から図４を用いて本実施の形態１について説明する。なお、図１のように構成されたＴＩＧ溶接装置について、図２から図４の電流波形等の時間変化を用いてその動作を説明する。
【００３９】
図１は本実施の形態１におけるＴＩＧ溶接装置の概略構成を示す図であり、図２は本実施の形態１における溶接電流波形等の時間変化を示す図である。図３は本実施の形態１における溶接電流波形等の時間変化の別の例を示す図であり、図４は本実施の形態における溶接電流波形等の時間変化のさらに別の例を示す図である。
【００４０】
以下では、逆極性期間と正極性期間とを繰り返して溶接を行う交流ＴＩＧ溶接装置を例として説明する。
【００４１】
図１において、ＴＩＧ溶接装置１は、溶接出力部２と、溶接制御部３と、電流検出部４と、電圧検出部５と、ＡＳ（Ａｒｃ  ｏｒ  Ｓｈｏｒｔ）判定部６と、第１の設定部７ａと、高電圧発生部８と、第３の設定部１３ａと、を備えている。ここで、溶接出力部２は、溶接出力を出力する。溶接制御部３は、溶接出力部２を制御する。電流検出部４は、溶接電流を検出する。電圧検出部５は、溶接電圧を検出する。ＡＳ判定部６は、電圧検出部５の検出結果に基づいて、ＴＩＧ電極である電極９と溶接対象物である母材１２とが接触しているか否かを検出する。第１の設定部７ａは、溶接条件等を設定する。高電圧発生部８は、電極９と母材１２との間に高電圧を印加する。第３の設定部１３ａは、溶接条件等を設定する。なお、ＴＩＧ溶接装置１には電極９を備えた溶接トーチ１０が接続されており、電極９と母材１２との間に溶接出力を供給することにより、電極９と母材１２との間にアーク１１を発生させて溶接を行う。
【００４２】
図２から図４は、電流波形等の時間変化を示す。図２から図４において、Ｔ１は第１のスタート期間であり、Ｔ２は第２のスタート期間であり、Ｔ３は第３のスタート期間であり、Ｔ１ＥＸＴは第１のスタート延長期間である。Ｔ１ＴＥＲＭは、短絡発生により終了した場合の第１のスタート期間である。また、ＩＰ１は第１のスタート電流であり、ＩＰ２は第２のスタート電流であり、ＩＰ３は第３のスタート電流であり、Ｉ１は定常電流である。Ｅ１は起動オンした時点であり、Ｅ２は電流を検出した時点であり、Ｅ３は短絡が発生した時点である。Ｅ４は時点Ｅ２から第１のスタート期間Ｔ１が経過した時点であり、Ｅ５はアークが再生した時点であり、Ｅ６は時点Ｅ５から第３のスタート期間Ｔ３が経過した時点である。
【００４３】
図１において、ＴＩＧ溶接装置１の溶接出力部２は、外部から給電される商用電源（例えば、３相２００Ｖ等）を入力とし、溶接制御部３からの制御信号に基づいて、溶接出力部２を構成する図示しない１次インバータの動作及び２次インバータ（図示せず）の動作を行う。そして、溶接出力部２は、１次インバータの動作及び２次インバータの動作により正極性と逆極性とを適正に切り替えて、溶接に適した溶接電圧や溶接電流を出力する。
【００４４】
なお、溶接出力部２を構成する１次インバータは、通常、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）動作やフェーズシフト動作にて駆動される図示しないＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）や、図示しないＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）や、図示しない１次整流ダイオードや、平滑用電解コンデンサや、電力変換用変圧器等で構成される。
【００４５】
また、溶接出力部２を構成する図示しない２次インバータは、通常、ＩＧＢＴを用いてハーフブリッジやフルブリッジで構成され、出力極性を切り替える。
【００４６】
ここで、正極性とは、アークプラズマ中の電子の移動方向が電極９から母材１２へ向かう方向であり、電極９がマイナスであって母材がプラスの場合をいう。
【００４７】
また、逆極性とは、アークプラズマ中の電子の移動方向が母材１２から電極９へ向かう方向であり、電極９がプラスであって母材１２がマイナスの場合をいう。
【００４８】
ＣＰＵ等で構成される第１の設定部７ａは、定常電流Ｉ１（例えば、５００Ａ）や、第１のスタート期間Ｔ１（例えば４０ｍｓｅｃ）や、第２のスタート期間Ｔ２（例えば、２０ｍｓｅｃ）や、第１のスタート電流ＩＰ１（例えば、−１００Ａ）や、第２のスタート電流ＩＰ２（例えば１００Ａ）を、例えば作業者が入力したパラメータ等に基づいて設定するものであり、設定された値を溶接制御部３へ出力する。
【００４９】
ＣＰＵ等で構成される第３の設定部１３ａは、第３のスタート期間Ｔ３（例えば、３０ｍｓｅｃ）や第３のスタート電流ＩＰ３（例えば、−８０Ａ）を、例えば作業者が入力したパラメータ等に基づいて設定するものであり、設定された値を溶接制御部３へ出力する。
【００５０】
電圧測定器等で構成されＴＩＧ溶接装置１の出力端子間の電圧を測定する電圧検出部５は、溶接電圧を検出し、電圧検出信号としてＡＳ判定部６へ出力する。
【００５１】
ＣＰＵ等で構成されるＡＳ判定部６は、電圧検出部５からの電圧検出信号を入力とする。電圧検出信号の絶対値がアーク判定中に予め設定される検出レベル（例えば、１０Ｖ）に達した（低下した）場合、ＡＳ判定部６は、ＴＩＧ電極である電極９と溶接対象物である母材１２とが接触している（以下、「短絡」と呼ぶ。）と判定し、ＡＳ信号を短絡判定（ローレベル）とする。
【００５２】
また、短絡判定中に予め設定される検出レベル（例えば、１５Ｖ）に達した（増加した）場合、ＴＩＧ電極である電極９と溶接対象物である母材１２との間にアークが発生している（以下、「アーク中」、または「アーク再生」と呼ぶ。）と判定し、ＡＳ信号をアーク判定（ハイレベル）とする。
【００５３】
なお、電流の検出が無い無負荷電圧の出力中は、ＡＳ信号はアーク判定（ハイレベル）となる。
【００５４】
ＣＴ等で構成される電流検出部４は、溶接電流を検出し、電流検出信号として溶接制御部３へ出力する。
【００５５】
ＣＰＵ等で構成される溶接制御部３は、第１の設定部７ａが設定する各設定値と、第３の設定部１３ａが設定する各設定値と、ＡＳ判定部６が出力するＡＳ信号と、電流検出部４が検出する電流検出信号を受け、高電圧発生部８の動作を指令するＨＦ信号を高電圧発生部８へ出力する。また、溶接制御部３は、溶接出力を指令する出力指令信号と溶接出力の極性を指令するＥＮ信号とを溶接出力部２へ出力する。
【００５６】
また、溶接制御部３は、ＴＩＧ溶接装置１の外部からの起動信号（起動オン）を受けてＨＦ信号をオン（ハイレベル）し、また、電流検出部４からの信号に基づいて溶接電流を検出したと判定したら、ＨＦ信号をオフ（ローレベル）する。なお、電流検出の判定については、例えば、電流検出部４が検出した電流値が２．５Ａ以上の場合には電流検出と判定する。
【００５７】
また、溶接制御部３は、外部からの起動信号（起動オン）を受け、溶接出力部２を構成する１次インバータを駆動し、電極９と母材１２の間に溶接電圧を供給する。
【００５８】
また、溶接制御部３は、外部からの起動信号（起動オン）を受けてＥＮ信号をオフ（ローレベル、逆極性指令）し、後述する第２のスタート期間Ｔ２を開始する時点でＥＮ信号をオン（ハイレベル、正極性指令）する。
【００５９】
また、溶接制御部３は、第１のスタート期間Ｔ１の間は第１のスタート電流ＩＰ１を出力するように溶接出力部２に出力指令信号を出力し、第２のスタート期間Ｔ２の間は第２のスタート電流ＩＰ２を出力するように溶接出力部２に出力指令信号を出力する。そして、溶接制御部３は、第３のスタート期間Ｔ３の間は第３のスタート電流ＩＰ３を出力するように溶接出力部２に出力指令信号を出力し、第２のスタート期間Ｔ２が完了した後は定常電流Ｉ１を出力するように溶接出力部２に出力指令信号を出力する。
【００６０】
また、溶接制御部３は、第１のスタート期間Ｔ１の終了時に、ＡＳ判定部６からのＡＳ信号が短絡判定を示すものであった場合、図２に示すように、第１のスタート延長期間Ｔ１ＥＸＴへ移行し、第１のスタート期間Ｔ１の終了時の溶接電流である第１のスタート電流ＩＰ１を継続して出力するように溶接出力部２を制御する。そして、第１のスタート延長期間Ｔ１ＥＸＴ中に、ＡＳ判定部６からのＡＳ信号がアーク判定を示すものとなった場合、第１のスタート延長期間Ｔ１ＥＸＴを終了して所定の第３のスタート期間Ｔ３へ移行する。さらに、第３のスタート期間Ｔ３が終了した後、第２のスタート期間Ｔ２へ移行してＥＮ信号をオン（正極性指令）する。
【００６１】
溶接出力部２は、溶接制御部３からのＥＮ信号に基づき、２次インバータの動作により正極性期間中（ＥＮ信号はオン）は正極性期間として動作し、電極９から母材１２へ電子が移動する方向に出力極性を切り替える。そして、逆極性期間中（ＥＮ信号はオフ）は、逆極性期間として動作し、溶接出力部２は、母材１２から電極９へ電子が移動する方向に出力極性を切り替える。
【００６２】
また、溶接出力部２は、溶接制御部３からの出力指令信号に基づき、１次インバータの動作により、第１のスタート期間Ｔ１の間は第１のスタート電流ＩＰ１を出力する。そして、溶接出力部２は、第２のスタート期間Ｔ２の間は第２のスタート電流ＩＰ２を出力し、第３のスタート期間Ｔ３の間は第３のスタート電流ＩＰ３を出力し、第２のスタート期間Ｔ２が完了した後は定常電流Ｉ１を出力する。
【００６３】
フライバックトランス等で構成される高電圧発生部８は、溶接制御部３からのＨＦ信号に基づき、ＨＦ信号がオンの場合はＴＩＧ溶接装置１の出力端子間へ高電圧を印加し（例えば、１５ｋＶを印加）、ＨＦ信号がオフの場合はＴＩＧ溶接装置１の出力端子間への高電圧の印加を停止する。
【００６４】
溶接出力部２が出力する溶接電流や溶接電圧は、接続されている溶接トーチ１０に給電され、タングステン等で構成されるＴＩＧ電極である電極９の先端とアルミニウム材等の溶接対象物である母材１２との間でアーク１１を発生してアーク溶接を行う。
【００６５】
次に、溶接電流波形等の時間変化を示す図２を用いて、本実施の形態１の溶接方法について説明する。
【００６６】
図２に示す起動オンした時点Ｅ１において、１次インバータがオンして無負荷出力を発生させ、ＨＦ信号をオンし、高電圧発生部８が出力する高電圧が電極９と母材１２との間に印加される。
【００６７】
この起動オンは、例えば、ＴＩＧ溶接装置１の外部にある図示しないトーチスイッチや自動機のシーケンサー等により指令される。
【００６８】
図２に示す時点Ｅ２において、高電圧発生部８が印加する高電圧により電極９と母材１２との間の絶縁が破壊されてアークが発生し、溶接電流が通電して電流が検出される。
【００６９】
溶接制御部３は、電流検出部４を介して溶接電流の通電を検出し、電流検出を判定したらＨＦ信号をオフして高電圧発生部８の高電圧の印加を停止し、第１のスタート期間Ｔ１へ移行する。
【００７０】
第１のスタート期間Ｔ１中は、溶接制御部３は第１のスタート電流ＩＰ１（例えば、−１００Ａ）を出力するように溶接出力部２を制御する。
【００７１】
図２に示す時点Ｅ３において、電極９と母材１２との短絡が発生した場合、ＡＳ判定部６は短絡判定をして、ＡＳ信号はローレベルとなる。なお、電極９と母材１２との短絡は、例えば、溶接作業者の熟練不足による作業ミスや、ワーク精度やジグ精度が悪い場合等に発生する。
【００７２】
図２に示す第１のスタート期間Ｔ１の終了時点であり、時点Ｅ２から第１のアークスタート期間Ｔ１が経過した時点Ｅ４において、電極９と母材１２との短絡状態が継続している。この時に、ＡＳ判定部６が短絡であると判定していると、第１のスタート期間Ｔ１を延長する第１のスタート延長期間Ｔ１ＥＸＴへ移行する。溶接制御部３は、第１のスタート期間Ｔ１の終了時点の電流値であるＩＰ１を維持して出力するように溶接出力部２を制御する。
【００７３】
その後、図２に示す時点Ｅ５において電極９と母材１２との接触（短絡）が開放してアーク再生したとする。ここで、アーク再生は、例えば、作業者が意図的に電極９を母材１２から離すことで発生する、あるいは、ワーク形状や自動機の動作により母材１２に対して電極９が移動することで偶発的に発生する。
【００７４】
図２に示すアーク再生した時点Ｅ５において、第１のスタート延長期間Ｔ１ＥＸＴは終了し、第１のスタート期間Ｔ１や第１のスタート延長期間Ｔ１ＥＸＴと同じ極性である第３のスタート期間Ｔ３へ移行する。溶接制御部３は第３のスタート電流ＩＰ３を出力するように溶接出力部２を制御する。なお、第３のスタート期間Ｔ３の長さは、例えば、第１のスタート期間Ｔ１と同じとしてもよく、あるいは、実験や施工等を行って予め求めておくこともできる。
【００７５】
また、第３のスタート電流ＩＰ３の大きさは、例えば、第１のスタート電流ＩＰ１と同じでもよく、あるいは、実験や施工等によって求めておくこともできる。
【００７６】
図２に示す時点Ｅ５から第３のスタート期間Ｔ３が経過した時点Ｅ６において、第３のスタート期間Ｔ３は終了し、溶接制御部３は、ＥＮ信号をオンし、極性を正極性出力側に反転し、第２のスタート期間Ｔ２へ移行する。
【００７７】
このように、時点Ｅ６における極性反転の前に、第３のアークスタート期間Ｔ３おいて一定の入熱を印加することで、時点Ｅ６における極性反転の際に、アーク切れが発生しにくくなり、良好な溶接を行うことができる。そして、第２のスタート期間Ｔ２の終了の後は、溶接制御部３は定常溶接時の定常電流Ｉ１を出力するように溶接出力部２を制御する。
【００７８】
なお、図２では、第１のスタート延長期間Ｔ１ＥＸＴ完了後に、第３のスタート期間Ｔ３に移行し、その後、第２のスタート期間Ｔ２へ移行する例を示した。しかし、図３に示すように、図２のように第３のスタート期間Ｔ３を設けずに、第１のスタート延長期間Ｔ１ＥＸＴ完了後に第２のスタート期間Ｔ２へ移行するようにしてもよい。
【００７９】
また、図４で示すように、溶接開始から、所定の第１のスタート期間Ｔ１の途中で短絡を検出した場合、短絡を検出した時点で第１のスタート期間Ｔ１を強制的に終了させ、第１のスタート延長期間Ｔ１ＥＸＴへ移行するようにしてもよい。なお、この場合、第１のスタート期間は、図２に示す第１のスタート期間Ｔ１よりも短い図４に示す第１のスタート期間Ｔ１ＴＥＲＭとなる。
【００８０】
図４に示すように、所定の長さの第１のスタート期間Ｔ１の完了を待たず、電極９と母材１２との短絡の発生時に第１のスタート期間Ｔ１を強制的に終了させて第１のスタート延長期間Ｔ１ＥＸＴに移行させる。これにより、より早く短絡中の処理を実施することができ、例えば、第１のスタート期間Ｔ１が長く設定されているような場合（例えば、４００ｍｓｅｃ）に有効である。
【００８１】
以上のように、第１のスタート期間Ｔ１の終了時点で電極９と母材１２との短絡を検出している場合に、第１のスタート期間Ｔ１の終了時点の電流を維持する第１のスタート延長期間Ｔ１ＥＸＴに移行する。そして、第１のスタート期間Ｔ１の延長状態としてアーク再生を待ち、アーク再生後に第２のスタート期間Ｔ２に復帰するように制御することにより、良好なアークスタート性を確保することができる。
【００８２】
また、電極９と母材１２との短絡が継続した状態で定常溶接状態に移行することがないので、スタート期間から定常状態にわたって短絡電流が連続通電することがない。これにより、特に、定常電流Ｉ１が大電流（例えば、５００Ａ）のような場合に、電極９の不要な消耗や損傷を防ぐことができる。
【００８３】
また、定常電流Ｉ１が大電流の交流の場合、従来のＴＩＧ溶接装置では、第１のスタート期間Ｔ１に短絡が発生した場合、短絡が継続したまま定常溶接に移行する場合があった。この場合には、大電流であると共に短絡状態であることから、より高い電流の状態で極性反転されることとなり、この極性反転のための２次インバータのスイッチングにより高いサージ電圧が発生する。この高いサージ電圧により２次インバータを構成する半導体素子が破損する危険があった。しかし、本実施の形態１では、上述のように従来のＴＩＧ溶接装置のような状態は生じないので、従来のＴＩＧ溶接装置のような危険性がない。
【００８４】
すなわち、本発明のＴＩＧ溶接方法は、ＴＩＧ電極と溶接対象物との間にアークを発生させて溶接を行うＴＩＧ溶接方法であって、溶接開始から予め設定された所定の溶接電流波形となるように電流を通電する期間である第１のスタート期間を有し、溶接開始からＴＩＧ電極と溶接対象物との接触の検出を行う。そして、本発明のＴＩＧ溶接方法は、第１のスタート期間の終了時にＴＩＧ電極と溶接対象物との接触を検出している場合には、ＴＩＧ電極と溶接対象物との接触が開放するまで第１のスタート期間の終了時の電流を維持する第１のスタート延長期間へ移行する方法である。
【００８５】
この方法により、電極の不要な消耗や損傷を発生させることなく、また、溶接欠陥の発生を防ぐことができる。
【００８６】
また、本発明のＴＩＧ溶接方法は、ＴＩＧ電極と溶接対象物との間にアークを発生させて溶接を行うＴＩＧ溶接方法であって、溶接開始から予め設定された所定の溶接電流波形となるように電流を通電する期間である第１のスタート期間を有し、溶接開始からＴＩＧ電極と溶接対象物との接触の検出を行う。そして、本発明のＴＩＧ溶接方法は、第１のスタート期間中にＴＩＧ電極と溶接対象物との接触を検出した場合には、第１のスタート期間を終了し、ＴＩＧ電極と溶接対象物との接触が開放するまで第１のスタート期間を終了した時の電流を維持する第１のスタート延長期間へ移行する方法である。
【００８７】
この方法により、電極の不要な消耗や損傷を発生させることなく、また、溶接欠陥の発生を防ぐことができる。
【００８８】
また、本発明のＴＩＧ溶接方法は、正極性期間と逆極性期間とを交互に繰り返して溶接を行う交流のＴＩＧ溶接方法であって、一方の極性期間である第１のスタート期間の後に前記第１のスタート期間とは極性が異なる他方の極性期間である第２のスタート期間を有し、溶接開始からＴＩＧ電極と溶接対象物との接触の検出を行う。そして、本発明のＴＩＧ溶接方法は、第１のスタート延長期間へ移行した場合には、第１のスタート延長期間の終了後に一方の極性期間である第１のスタート延長期間から他方の極性期間である第２のスタート期間へ転流する方法としてもよい。
【００８９】
この方法により、電極の不要な消耗や損傷を発生させることなく、また、溶接欠陥の発生を防ぐことができる。
【００９０】
また、本発明のＴＩＧ溶接方法は、正極性期間と逆極性期間とを交互に繰り返して溶接を行う交流のＴＩＧ溶接方法であって、一方の極性期間である第１のスタート期間の後に前記第１のスタート期間とは極性が異なる他方の極性期間である第２のスタート期間を有し、溶接開始からＴＩＧ電極と溶接対象物との接触の検出を行う。そして、本発明のＴＩＧ溶接方法は、第１のスタート延長期間へ移行した場合は、第１のスタート延長期間の終了後に所定の溶接電流波形となるように電流を通電する所定の期間であり、第１のスタート延長期間と同じ極性である第３のスタート期間へ移行する。そして、本発明のＴＩＧ溶接方法は、第３のスタート期間の終了後に一方の極性期間である第３のスタート期間から他方の極性期間である第２のスタート期間へ転流する方法としてもよい。
【００９１】
この方法により、電極の不要な消耗や損傷を発生させることなく、また、溶接欠陥の発生を防ぐことができる。
【００９２】
なお、本実施の形態１においては、定常電流Ｉ１として正極性の直流出力の例について説明したが、定常電流として交流出力を用いる場合にも同様の制御を行うことで同様の効果を得ることできる。
【００９３】
なお、第１のスタート電流ＩＰ１、第２のスタート電流ＩＰ２、第３のスタート電流ＩＰ３は、図中では任意の固定値として説明したが、各スタート期間中に変動する波形であってもよい。
【００９４】
また、短絡の継続時間を計時し、継続時間が長時間（例えば、１秒）となった場合には異常短絡状態と判定し、溶接出力を停止するようにしてもよい。
【００９５】
（実施の形態２）
本実施の形態２について、図５と図６を用いて説明する。図５は、本実施の形態２におけるＴＩＧ溶接装置の概略構成を示す図であり、図６は、本実施の形態２における溶接電流波形等の時間変化を示す図である。
【００９６】
本実施の形態２のＴＩＧ溶接方法が実施の形態１と異なる主な点は、短絡継続中の電流値の決定方法であり、本実施の形態２では、短絡中の出力電流を設定部により設定し、具体的には電流値を低減するようにしている。
【００９７】
以下、逆極性期間と正極性期間とを繰り返して溶接を行う交流ＴＩＧ溶接装置を用いた例について説明する。
【００９８】
図５において、第５の設定部１４ａが示されている点が実施の形態１の図１と異なり、図６において、第１の短絡電流ＩＳ１が示されている点が実施の形態１の図２から図４と異なる。
【００９９】
図５において、ＣＰＵ等で構成される第５の設定部１４ａは、短絡継続中の電流である第１の短絡電流ＩＳ１（例えば、−２０Ａ）を設定するものであり、設定された値を溶接制御部３へ出力する。
【０１００】
ＣＰＵ等で構成される溶接制御部３は、第１の設定部７ａが設定する各設定値と、第３の設定部１３ａが設定する各設定値と、第５の設定部１４ａが設定する各設定値と、ＡＳ判定部６が出力するＡＳ信号と、電流検出部４が検出する電流検出信号を受ける。そして、溶接制御部３は、高電圧発生部８の動作を指令するＨＦ信号を高電圧発生部８へ出力し、溶接出力を指令する出力指令信号と、溶接出力の極性を指令するＥＮ信号とを溶接出力部２へ出力する。
【０１０１】
また、溶接制御部３は、第１のスタート期間Ｔ１および第１のスタート延長期間Ｔ１ＥＸＴにおいて、短絡してからアーク再生するまでの間、所定の第１の短絡電流ＩＳ１に溶接出力を低減する。
【０１０２】
次に、図６を用いて、本実施の形態２における溶接電流波形等の時間変化について説明する。
【０１０３】
図６に示す起動オンした時点Ｅ１において、ＴＩＧ溶接装置１は起動し、無負荷電圧と高電圧が電極９と母材１２のとの間に印加される。
【０１０４】
図６に示す時点Ｅ２において、電極９と母材１２との間の絶縁が破壊されて電流が流れ、電流検出部４により電流が検出され、高電圧発生部８による高電圧の印加が停止し、第１のスタート期間Ｔ１に移行する。
【０１０５】
図６に示す時点Ｅ３において電極９と母材１２との短絡が発生したとすると、時点Ｅ３以降は溶接電流を第１の短絡電流ＩＳ１に低減する。
【０１０６】
そして、第１のスタート期間Ｔ１の終了時点であり、時点Ｅ２から第１のスタート期間Ｔ１が経過した時点である時点Ｅ４において、第１のスタート期間Ｔ１は終了する。
【０１０７】
第１のスタート期間Ｔ１の終了時点でも電極９と母材１２とが短絡しているので、ＡＳ判定部６は短絡判定である。したがって、第１のスタート延長期間Ｔ１ＥＸＴへ移行し、第１のスタート期間Ｔ１が終了した時点の電流値である第１の短絡電流ＩＳ１を維持する。
【０１０８】
なお、第１の短絡電流ＩＳ１は、第１のスタート電流ＩＰ１より絶対値が小さい値でもよく、第１の短絡電流ＩＳ１は、定常電流Ｉ１よりも絶対値が小さい値としてもよい。
【０１０９】
また、第１の短絡電流ＩＳ１は、例えば、実験や施工等によって適切な値を求めておくことができ、短絡通電中に電極９が不要に溶融することがない低い電流値で、かつ、アーク再生の際にアーク切れが発生しにくい所定の大きさの電流値であればよい（例えば、２０Ａ程度）。
【０１１０】
また、第１の短絡電流ＩＳ１は、特に電極９の損傷を防ぐことを重視する場合は、ＴＩＧ溶接装置１が出力可能な、最低電流値程度の低い値としてもよい（例えば、５Ａ）。
【０１１１】
次に、図６に示すように、第１のスタート延長期間Ｔ１ＥＸＴ中の時点Ｅ５においてアーク再生し、時点Ｅ５から第３のスタート期間Ｔ３へ移行し、第３のスタート電流ＩＰ３を出力する。
【０１１２】
時点Ｅ５から第３のスタート期間Ｔ３が経過した点Ｅ６において、第３のスタート期間Ｔ３は終了して極性反転を行い、第２のスタート期間Ｔ２へ移行し、第２のスタート期間Ｔ２終了後は定常電流Ｉ１を出力する。
【０１１３】
このように、電極９と母材１２との短絡中は、溶接電流を第１の短絡電流ＩＳ１に低減するように制御することで、電極９の不要な消耗や破損を防ぐことができる。
【０１１４】
すなわち、本発明のＴＩＧ溶接方法は、第１のスタート期間および第１のスタート延長期間において、ＴＩＧ電極と溶接対象物との接触を検出してからＴＩＧ電極と前記溶接対象物との接触の開放を検出するまでの間、ＴＩＧ電極と溶接対象物との接触を検出した時点の電流とは異なる、予め設定された所定の第１の短絡電流波形に溶接電流を制御する方法としてもよい。
【０１１５】
この方法により、電極の不要な消耗や損傷を発生させることなく、また、溶接欠陥の発生を防ぐことができる。
【０１１６】
（実施の形態３）
本実施の形態において、図７から図９を用いて説明する。図７に示すＴＩＧ溶接装置１について、電流波形等の時間変化を示す図８と図９を用いてその動作を説明する。
【０１１７】
図７は本実施の形態３におけるＴＩＧ溶接装置の概略構成を示す図であり、図８は本実施の形態３における別の溶接電流波形等の時間変化を示す図であり、図９は本実施の形態３における溶接電流波形の時間変化を示す図である。
【０１１８】
本実施の形態３のＴＩＧ溶接方法が実施の形態１と異なる主な点は、交流ＴＩＧと直流ＴＩＧの構成の差であり、実施の形態１では交流ＴＩＧ溶接の動作の例を示したが、本実施の形態３では、直流ＴＩＧ溶接の動作の例を示す。
【０１１９】
以下、直流のＴＩＧ溶接装置２１を用いた例について説明する。図７において、直流のＴＩＧ溶接装置２１は、直流の溶接出力部２ｂと、直流の溶接制御部３ｂと、第２の設定部７ｂと、第４の設定部１３ｂと、を備えている。そして、図８と図９において、Ｔ４は第４のスタート期間、ＩＰ４は第４のスタート電流、時点Ｅ７は時点Ｅ５から第４のスタート期間Ｔ４が経過した時点である。
【０１２０】
図７において、ＴＩＧ溶接装置２１の直流の溶接出力部２ｂは、直流の溶接制御部３ｂからの出力に基づいて１次インバータ動作を行い、溶接に適した溶接電圧や溶接電流を正極性（電極９がマイナスであり、母材１２がプラスの場合）の方向に出力する。
【０１２１】
ＣＰＵ等で構成される第２の設定部７ｂは、定常電流Ｉ１（例えば、５００Ａ）、第１のスタート期間Ｔ１（例えば、４０ｍｓｅｃ）、第１のスタート電流ＩＰ１（例えば、１００Ａ）を、例えば作業者が入力するパラメータに連動して設定するものであり、設定された値を直流の溶接制御部３ｂへ出力する。
【０１２２】
ＣＰＵ等で構成される第４の設定部１３ｂは、第４のスタート期間Ｔ４（例えば、３０ｍｓｅｃ）、第４のスタート電流ＩＰ４（例えば、８０Ａ）を、例えば作業者が入力するパラメータに連動して設定するものであり、設定された値を直流の溶接制御部３ｂへ出力する。
【０１２３】
ＣＰＵ等で構成される直流の溶接制御部３ｂは、第２の設定部７ｂが設定する各設定値と、第４の設定部１３ｂが設定する各設定値と、ＡＳ判定部６が出力するＡＳ信号と、電流検出部４が検出する電流検出信号を受ける。そして、直流の溶接制御部３ｂは、高電圧発生部８の動作を指令するＨＦ信号を高電圧発生部８へ出力し、溶接出力を指令する出力指令信号を直流の溶接出力部２ｂへ出力する。
【０１２４】
また、直流の溶接制御部３ｂは、第１のスタート期間Ｔ１の間は、第１のスタート電流ＩＰ１を出力し、第４のスタート期間Ｔ４の間は、第４のスタート電流ＩＰ４を出力する。第４のスタート期間Ｔ４が完了した後は、直流の溶接制御部３ｂは、定常電流Ｉ１を出力するよう直流の溶接出力部２ｂに出力指令信号を出力する。
【０１２５】
また、直流の溶接制御部３ｂは、第１のスタート期間Ｔ１の終了時に、ＡＳ判定部６が出力するＡＳ信号が短絡を示す信号であった場合、第１のスタート延長期間Ｔ１ＥＸＴ期間へ移行し、第１のスタート期間Ｔ１の終了時の溶接電流である第１のスタート電流ＩＰ１を継続して出力する。
【０１２６】
第１のスタート延長期間Ｔ１ＥＸＴ中に、ＡＳ判定部６からの信号がアーク判定を示すものとなった場合、第１のスタート延長期間Ｔ１ＥＸＴを終了して所定の第４のスタート期間Ｔ４へ移行する。そして、第４のスタート期間Ｔ４の終了後は定常電流Ｉ１を出力する。
【０１２７】
次に、図８において、本実施の形態３における溶接電流波形等の時間変化について説明する。
【０１２８】
図８において、図８に示す時点Ｅ３において短絡が発生した場合、短絡が発生した時点Ｅ３において、ＡＳ判定部６は電極９と母材１２とが短絡していると判定し、ＡＳ信号はローレベルとなる。
【０１２９】
図８に示す時点Ｅ４は、第１のスタート期間Ｔ１の終了時点であり、時点Ｅ２から第１のスタート期間Ｔ１が経過した時点である。この時点Ｅ４において、ＡＳ判定部６が短絡を判定している場合には、第１のスタート期間Ｔ１を延長する第１のスタート延長期間Ｔ１ＥＸＴへ移行し、第１のスタート期間終了時の電流値であるＩＰ１を維持して出力する。
【０１３０】
図８に示す時点Ｅ５でアークが再生した場合、時点Ｅ５において第１のスタート延長期間Ｔ１ＥＸＴは終了して第４のスタート期間Ｔ４へ移行し、第４のスタート電流ＩＰ４を出力する。そして、図８に示す時点Ｅ５から第４のアークスタート期間Ｔ４を経過した時点Ｅ７以降は、定常溶接に移行して定常電流Ｉ１を出力する。
【０１３１】
すなわち、本発明のＴＩＧ溶接方法は、直流のＴＩＧ溶接方法であって、溶接開始からＴＩＧ電極と溶接対象物との接触の検出を行う。そして、本発明のＴＩＧ溶接方法は、第１のスタート延長期間へ移行した場合は、第１のスタート延長期間の終了後に予め設定された所定の溶接電流波形となるように電流を通電する所定の期間である第４のスタート期間へ移行する。そして、本発明のＴＩＧ溶接方法は、第４のスタート期間の終了後に、第４のスタート期間の終了時の溶接電流から予め設定される定常溶接時の溶接電流である定常溶接電流となるように溶接電流を制御する方法である。
【０１３２】
この方法により、電極の不要な消耗や損傷を発生させることなく、また、溶接欠陥の発生を防ぐことができる。
【０１３３】
なお、第４のスタート期間Ｔ４は第１のスタート期間Ｔ１と同じ長さの期間でもよく、また、実験や施工等によって適切な期間の値を予め求めておいてもよい。
【０１３４】
また、第４のスタート電流ＩＰ４は、第１のスタート電流ＩＰ１と同じ電流値でもよく、また、実験や施工等によって適切な電流値を予め求めておいてもよい。
【０１３５】
なお、図８に示すような第４のスタート期間Ｔ４を設けず、溶接電流等の時間変化を示す図９に示すように、第１のスタート延長期間Ｔ１ＥＸＴ完了後直ぐに定常電流Ｉ１を出力してもよい。
【０１３６】
すなわち、本発明のＴＩＧ溶接方法は、直流のＴＩＧ溶接方法であって、溶接開始からＴＩＧ電極と溶接対象物との接触の検出を行う。そして、本発明のＴＩＧ溶接方法は、第１のスタート延長期間へ移行した場合には、第１のスタート延長期間の終了後に、第１のスタート延長期間の終了時の溶接電流から予め設定される定常溶接時の溶接電流である定常溶接電流となるように溶接電流を制御する方法である。
【０１３７】
この方法により、電極の不要な消耗や損傷を発生させることなく、また、溶接欠陥の発生を防ぐことができる。
【０１３８】
以上のように、第１のスタート期間Ｔ１の終了時に電極９と母材１２との短絡を検出している場合、第１のスタート延長期間Ｔ１ＥＸＴに移行し、第１のスタート延長期間Ｔ１ＥＸＴの状態でアーク再生を待つ。これにより、アーク再生後に再度スタート期間に復帰し、良好なアークスタート性を確保することができる。
【０１３９】
また、定常電流Ｉ１が大電流（例えば、５００Ａ）のような場合に、短絡電流が連続通電することがなく、電極９の不要な消耗や損傷を防ぐことができる。
【０１４０】
なお、第１のスタート電流ＩＰ１、第４のスタート電流ＩＰ４は、図中では任意の固定値として説明したが、各スタート期間中に変動する波形であってもよい。
【０１４１】
（実施の形態４）
本実施の形態４について、図１０と図１１を用いて説明する。図１０は本実施の形態４におけるＴＩＧ溶接装置の概略構成を示す図であり、図１１は本実施の形態４における溶接電流波形等の時間変化を示す図である。
【０１４２】
本実施の形態４も直流溶接の例を示すものであるが、直流溶接の例を示す実施の形態３と異なる主な点は短絡中の電流値の決定方法である。本実施の形態４では、短絡中の出力電流を設定部により設定し、より具体的には、短絡前の電流よりも電流を低減するようにしている。
【０１４３】
以下、直流のＴＩＧ溶接装置２１を用いた例について説明する。  図１０において、直流のＴＩＧ溶接装置２１は、第６の設定部１４ｂを備えている。図１１において、ＩＳ２は第２の短絡電流である。
【０１４４】
図１０において、ＣＰＵ等で構成される第６の設定部１４ｂは、第２の短絡電流ＩＳ２（例えば、２０Ａ）を設定するものであり、設定された値を直流の溶接制御部３ｂへ出力する。
【０１４５】
ＣＰＵ等で構成される直流の溶接制御部３ｂは、第２の設定部７ｂが設定する各設定値と、第４の設定部１３ｂが設定する各設定値と、第６の設定部１４ｂが設定する各設定値と、ＡＳ判定部６が出力するＡＳ信号と、電流検出部４が検出する電流検出信号を受ける。そして、直流の溶接制御部３ｂは、高電圧発生部８の動作を指令するＨＦ信号を高電圧発生部８へ出力し、また、溶接出力を指令する出力指令信号を直流の溶接出力部２ｂへ出力する。
【０１４６】
また、直流の溶接制御部３ｂは、第１のスタート期間Ｔ１および第１のスタート延長期間Ｔ１ＥＸＴにおいて、電極９と母材１２との短絡が発生してからアーク再生するまでの間、予め設定する第２の短絡電流ＩＳ２に溶接出力を低減する。
【０１４７】
図１１を用いて、本実施の形態の溶接電流波形等の時間変化を説明する。図１１において、時点Ｅ３で短絡が発生した場合、時点Ｅ３以降は溶接電流を第２の短絡電流ＩＳ２に低減する。
【０１４８】
なお、第２の短絡電流ＩＳ２は、第１のスタート電流ＩＰ１と同じ電流値でもよく、あるいは、第１のスタート電流ＩＰ１より小さい電流値でもよく、あるいは、定常電流Ｉ１より小さい電流値としてもよい。
【０１４９】
また、第２の短絡電流ＩＳ２は、例えば、実験や施工等によって適切な値を予め求めておくことができ、短絡通電中に電極９が不要に溶融することがない十分低い電流値であり、かつ、アーク再生の際にアーク切れが発生しにくい電流値であればよい（例えば、２０Ａ程度）。
【０１５０】
また、第２の短絡電流ＩＳ２は、特に電極９の損傷を防ぐことを重視する場合は、直流のＴＩＧ溶接装置２１が出力可能な最低電流程度の低い電流値としてもよい（例えば、５Ａ）。
【０１５１】
時点Ｅ４は、第１のスタート期間Ｔ１が完了する時点であり、時点Ｅ２から第１のスタート期間Ｔ１が経過した時点である。この時点Ｅ４において、第１のスタート期間Ｔ１が終了して第１のスタート延長期間Ｔ１ＥＸＴへ移行し、第１のスタート期間Ｔ１が終了した時点での電流値ＩＳ２を維持して出力する。
【０１５２】
第１のスタート延長期間Ｔ１ＥＸＴ中に時点Ｅ５においてアークが再生すると、第４のスタート期間Ｔ４へ移行し、第４のスタート電流ＩＰ４を出力する。
【０１５３】
時点Ｅ５から第４のスタート期間Ｔ４が経過した時点Ｅ７において、第４のスタート期間Ｔ４が終了して定常電流Ｉ１を出力する。
【０１５４】
このように、電極９と母材１２との短絡中は、溶接電流を第２の短絡電流ＩＳ２に低減することで、電極９の不要な消耗や破損を防ぐことができる。
【０１５５】
すなわち、本発明のＴＩＧ溶接方法は、第１のスタート期間および第１のスタート延長期間において、ＴＩＧ電極と溶接対象物との接触を検出してから、ＴＩＧ電極と前記溶接対象物との接触の開放を検出するまでの間、ＴＩＧ電極と溶接対象物との接触を検出した時点の電流とは異なる、予め設定された所定の第２の短絡電流波形に溶接電流を制御する方法である。
【０１５６】
この方法により、電極の不要な消耗や損傷を発生させることなく、また、溶接欠陥の発生を防ぐことができる。
【産業上の利用可能性】
【０１５７】
以上のように本願発明によれば、第１のスタート期間中に短絡が発生した場合でも、第１のスタート期間を延長してアークが再生するまで待ち、アーク再生後にスタート波形の出力を継続する。これにより、電極の不要な消耗や損傷の発生を防ぐことができ、また溶接欠陥の発生を防ぐことができる。したがって、ＴＩＧ溶接施工を行う、例えば自動車業界や建設業界といった特にアルミニウム材やマグネシウム材を用いた生産を行う業界におけるＴＩＧ溶接方法として産業上有用である。
【符号の説明】
【０１５８】
１，２１  ＴＩＧ溶接装置
２  溶接出力部
２ｂ  直流の溶接出力部
３  溶接制御部
３ｂ  直流の溶接制御部
４  電流検出部
５  電圧検出部
６  ＡＳ判定部
７ａ  第１の設定部
７ｂ  第２の設定部
８  高電圧発生部
９  電極
１０  溶接トーチ
１１  アーク
１２  母材
１３ａ  第３の設定部
１３ｂ  第４の設定部
１４ａ  第５の設定部
１４ｂ  第６の設定部
１５  溶接制御部
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＴＩＧ電極と溶接対象物との間にアークを発生させて溶接を行うＴＩＧ溶接方法であって、
溶接開始から予め設定された所定の溶接電流波形となるように電流を通電する期間である第１のスタート期間を有し、
溶接開始から前記ＴＩＧ電極と前記溶接対象物との接触の検出を行い、
前記第１のスタート期間の終了時に前記ＴＩＧ電極と前記溶接対象物との接触を検出している場合には、前記ＴＩＧ電極と前記溶接対象物との接触が開放するまで前記第１のスタート期間の終了時の電流を維持する第１のスタート延長期間へ移行するＴＩＧ溶接方法。
【請求項２】
ＴＩＧ電極と溶接対象物との間にアークを発生させて溶接を行うＴＩＧ溶接方法であって、
溶接開始から予め設定された所定の溶接電流波形となるように電流を通電する期間である第１のスタート期間を有し、
溶接開始から前記ＴＩＧ電極と前記溶接対象物との接触の検出を行い、
前記第１のスタート期間中に前記ＴＩＧ電極と前記溶接対象物との接触を検出した場合には、前記第１のスタート期間を終了し、前記ＴＩＧ電極と前記溶接対象物との接触が開放するまで前記第１のスタート期間を終了した時の電流を維持する第１のスタート延長期間へ移行するＴＩＧ溶接方法。
【請求項３】
正極性期間と逆極性期間とを交互に繰り返して溶接を行う交流のＴＩＧ溶接方法であって、一方の極性期間である第１のスタート期間の後に前記第１のスタート期間とは極性が異なる他方の極性期間である第２のスタート期間を有し、
溶接開始から前記ＴＩＧ電極と前記溶接対象物との接触の検出を行い、
前記第１のスタート延長期間へ移行した場合には、前記第１のスタート延長期間の終了後に一方の極性期間である前記第１のスタート延長期間から前記他方の極性期間である前記第２のスタート期間へ切り替える請求項１または２のいずれか１項に記載のＴＩＧ溶接方法。
【請求項４】
正極性期間と逆極性期間とを交互に繰り返して溶接を行う交流のＴＩＧ溶接方法であって、一方の極性期間である第１のスタート期間の後に前記第１のスタート期間とは極性が異なる他方の極性期間である第２のスタート期間を有し、
溶接開始から前記ＴＩＧ電極と前記溶接対象物との接触の検出を行い、
前記第１のスタート延長期間へ移行した場合は、前記第１のスタート延長期間の終了後に所定の溶接電流波形となるように電流を通電する所定の期間であり、前記第１のスタート延長期間と同じ極性である第３のスタート期間へ移行し、
前記第３のスタート期間の終了後に一方の極性期間である前記第３のスタート期間から前記他方の極性期間である前記第２のスタート期間へ切り替える請求項１または２のいずれか１項に記載のＴＩＧ溶接方法。
【請求項５】
前記第１のスタート期間および前記第１のスタート延長期間において、前記ＴＩＧ電極と前記溶接対象物との接触を検出してから前記ＴＩＧ電極と前記溶接対象物との接触の開放を検出するまでの間、前記ＴＩＧ電極と前記溶接対象物との接触を検出した時点の電流とは異なる予め設定された所定の第１の短絡電流波形に溶接電流を制御する請求項４に記載のＴＩＧ溶接方法。
【請求項６】
直流のＴＩＧ溶接方法であって、溶接開始から前記ＴＩＧ電極と前記溶接対象物との接触の検出を行い、第１のスタート延長期間へ移行した場合には、前記第１のスタート延長期間の終了後に、前記第１のスタート延長期間の終了時の溶接電流から予め設定される定常溶接時の溶接電流である定常溶接電流となるように溶接電流を制御する請求項１または２のいずれか１項に記載のＴＩＧ溶接方法。
【請求項７】
直流のＴＩＧ溶接方法であって、溶接開始から前記ＴＩＧ電極と前記溶接対象物との接触の検出を行い、
第１のスタート延長期間へ移行した場合は、前記第１のスタート延長期間の終了後に予め設定された所定の溶接電流波形となるように電流を通電する所定の期間である第４のスタート期間へ移行し、
前記第４のスタート期間の終了後に、前記第４のスタート期間の終了時の溶接電流から予め設定される定常溶接時の溶接電流である定常溶接電流となるように溶接電流を制御する請求項１または２のいずれか１項に記載のＴＩＧ溶接方法。
【請求項８】
前記第１のスタート期間および前記第１のスタート延長期間において、前記ＴＩＧ電極と前記溶接対象物との接触を検出してから、前記ＴＩＧ電極と前記溶接対象物との接触の開放を検出するまでの間、
前記ＴＩＧ電極と前記溶接対象物との接触を検出した時点の電流とは異なる予め設定された所定の第２の短絡電流波形に溶接電流を制御する請求項６に記載のＴＩＧ溶接方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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